В колебательном контуре индуктивность катушки равна 0,2 Гн, а амплитуда колебаний силы тока 40 мА. Как найти энергию электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки в тот момент, когда мгновенное значение силы тока в 2 раза меньше амплитудного значения? Помогите, прошу.
Физика11 классЭлектромагнитные колебанияколебательный контуриндуктивность катушкиамплитуда колебанийСила токаэнергия электрического поляэнергия магнитного полямгновенное значениеконденсаторфизика 11 классзадачи по физикеэлектромагнитные колебанияформулы для энергиирасчеты в физике
Для решения данной задачи мы будем использовать формулы для энергии электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки в колебательном контуре.
Шаг 1: Определение необходимых величин.
Шаг 2: Определение энергии магнитного поля катушки.
Энергия магнитного поля катушки определяется по формуле:
Uₘ = (1/2) * L * I²
Подставим известные значения:
Теперь подставим значения в формулу:
Uₘ = (1/2) * 0,2 * (0,02)²
Uₘ = (1/2) * 0,2 * 0,0004
Uₘ = 0,00004 Дж = 40 мкДж
Шаг 3: Определение энергии электрического поля конденсатора.
В колебательном контуре энергия электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки связаны. В момент, когда мгновенное значение силы тока в 2 раза меньше амплитудного, можно определить, что энергия электрического поля будет равна:
Uₑ = Uₜ - Uₘ
где Uₜ - полная энергия, которая сохраняется в контуре.
Полная энергия в контуре определяется по формуле:
Uₜ = (1/2) * L * I₀²
Подставим значения:
Uₜ = (1/2) * 0,2 * (0,04)²
Uₜ = (1/2) * 0,2 * 0,0016
Uₜ = 0,00016 Дж = 160 мкДж
Теперь можем найти энергию электрического поля:
Uₑ = Uₜ - Uₘ = 160 мкДж - 40 мкДж = 120 мкДж
Ответ: Энергия электрического поля конденсатора в этот момент составляет 120 мкДж, а энергия магнитного поля катушки - 40 мкДж.