Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и батареи конденсаторов. В состав батареи входят четыре одинаковых конденсатора, соединенных параллельно. Круговая (циклическая) частота ω свободных электромагнитных колебаний, которые могут происходить в этом контуре, равна 2500 рад/с. По разным причинам три конденсатора из четырех вышли из строя. На сколько изменилась круговая частота свободных электромагнитных колебаний в контуре?
Физика 11 класс Электромагнитные колебания
Для решения задачи давайте сначала вспомним, как определяется круговая частота свободных колебаний в LC-контуре. Круговая частота ω свободных колебаний в контуре определяется по формуле:
ω = 1 / √(L * C)где:
В нашей задаче у нас есть батарея из четырех одинаковых конденсаторов, соединенных параллельно. Когда конденсаторы соединены параллельно, их эквивалентная емкость C суммируется:
C = C1 + C2 + C3 + C4Так как все конденсаторы одинаковы, то можно записать:
C = 4C0где C0 - емкость одного конденсатора.
Теперь, если три конденсатора вышли из строя, то в работе остался только один конденсатор. Таким образом, эквивалентная емкость контура изменится:
C' = C0Теперь давайте подставим значения в формулу для круговой частоты. Изначально у нас была частота:
ω = 1 / √(L * 4C0)После выхода из строя трех конденсаторов частота изменится на:
ω' = 1 / √(L * C0)Теперь мы можем выразить отношение новой частоты к старой:
ω' / ω = √(4)Это означает, что новая частота будет в два раза больше старой:
ω' = 2ωПодставляя значение исходной частоты:
ω' = 2 * 2500 рад/с = 5000 рад/сТаким образом, круговая частота свободных электромагнитных колебаний в контуре увеличилась с 2500 рад/с до 5000 рад/с. Это означает, что частота увеличилась в два раза.
Ответ: Круговая частота изменилась с 2500 рад/с до 5000 рад/с, увеличившись в два раза.