Как можно вычислить длину волны колебательного контура, если известно, что электродвижущая сила самоиндукции в катушке индуктивности составляет 120 мВ при скорости изменения силы тока 2 А/с, а емкость конденсатора равна 0,12 пФ?
Физика11 классКолебательные контуры и электромагнитные колебаниядлина волныколебательный контурэлектродвижущая силасамоиндукциякатушка индуктивностиСила токаемкость конденсаторафизика 11 класс
Чтобы вычислить длину волны колебательного контура, давайте сначала вспомним, что колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора. Длина волны в таком контуре зависит от индуктивности и емкости.
Для начала нам нужно рассчитать индуктивность катушки, используя формулу для электродвижущей силы (ЭДС) самоиндукции:
Формула ЭДС самоиндукции:
ЭДС = -L * (dI/dt),
где:
Из этой формулы мы можем выразить индуктивность:
L = -ЭДС / (dI/dt).
Подставим известные значения:
Теперь подставим значения в формулу:
L = -0.120 В / (2 А/с) = -0.060 Гн.
Так как индуктивность не может быть отрицательной, мы просто возьмем модуль:
L = 0.060 Гн.
Теперь, когда у нас есть индуктивность, мы можем использовать формулу для вычисления частоты колебаний в LC-контуре:
Формула частоты:
f = 1 / (2 * π * √(L * C)),
где:
Подставим значение емкости:
Теперь подставим значения в формулу для частоты:
f = 1 / (2 * π * √(0.060 Гн * 0.12 * 10^(-12) Ф)).
Сначала вычислим произведение L и C:
0.060 * 0.12 * 10^(-12) = 0.0072 * 10^(-12) = 7.2 * 10^(-15).
Теперь найдем корень:
√(7.2 * 10^(-15)) ≈ 8.49 * 10^(-8).
Теперь подставим это значение в формулу для частоты:
f ≈ 1 / (2 * π * 8.49 * 10^(-8)) ≈ 1 / (5.33 * 10^(-7)) ≈ 1.87 * 10^6 Гц.
Теперь мы можем найти длину волны, используя формулу:
Формула длины волны:
λ = v / f,
где:
Подставим значения:
λ = (3 * 10^8 м/с) / (1.87 * 10^6 Гц) ≈ 160.43 м.
Таким образом, длина волны колебательного контура составляет примерно 160.43 метра.