В состав колебательного контура входят конденсатор емкостью 2 мкФ, катушка индуктивности и ключ. Соединение осуществляется при помощи проводов с пренебрежимо малым сопротивлением. Вначале ключ разомкнут, а конденсатор заряжен до напряжения 8 В. Затем ключ замыкают. Какова будет запасенная в конденсаторе энергия через 1/6 часть периода колебаний, возникших в контуре?
Ответ выразите в мкДж.
Физика 11 класс Колебательные контуры
Чтобы решить задачу, давайте рассмотрим, что происходит в колебательном контуре, когда ключ замыкается и конденсатор начинает разряжаться через катушку индуктивности.
Шаг 1: Определим начальную энергию, запасенную в конденсаторе.
Энергия, запасенная в конденсаторе, вычисляется по формуле:
U = (C * U^2) / 2
где:
Подставим известные значения:
Теперь вычислим энергию:
U = (2 * 10^(-6) * 8^2) / 2 = (2 * 10^(-6) * 64) / 2 = 64 * 10^(-6) = 0.000064 Дж.
Шаг 2: Найдем период колебаний контура.
Период колебаний T можно найти по формуле:
T = 2 * π * √(L * C),
где L - индуктивность катушки (в Генри).
К сожалению, значение L в задаче не указано, но мы можем продолжить, используя соотношения для колебательного процесса.
Шаг 3: Определим энергию через 1/6 периода.
На первом этапе колебаний энергия в конденсаторе будет постепенно переходить в катушку индуктивности и обратно. В момент времени t = T/6, энергия в конденсаторе будет равна:
U(t) = Umax * cos²(ωt),
где:
Находим, что cos(π/3) = 1/2, следовательно:
U(t) = Umax * (1/2)² = Umax / 4.
Теперь подставим Umax:
U(t) = (0.000064 Дж) / 4 = 0.000016 Дж.
Шаг 4: Переведем энергию в мкДж.
0.000016 Дж = 16 мкДж.
Ответ: Запасенная в конденсаторе энергия через 1/6 часть периода колебаний составит 16 мкДж.