Какова разница потенциалов на обложках конденсатора в колебательном контуре, если она изменяется по закону u = 50cos(104πt) (В)? Известно, что емкость конденсатора составляет 0,9 мкФ. Как можно определить индуктивность контура, закон изменения со временем силы тока в цепи, а также длину волны, соответствующую такому контуру?
ФизикаКолледжКолебательные контуры и электромагнитные колебанияразница потенциаловконденсаторколебательный контуремкость конденсатораиндуктивность контураСила токадлина волнызакон изменения токафизика 12 класс
Для решения данной задачи, давайте разберем каждый пункт по порядку.
1. Разница потенциалов на обложках конденсатора:
Разница потенциалов, заданная уравнением u = 50cos(104πt),представляет собой переменное напряжение. Здесь 50 В - это амплитуда напряжения, а 104π - угловая частота. Угловую частоту можно найти по формуле:
В нашем случае:
2. Определение индуктивности контура:
В колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности, связь между индуктивностью L, емкостью C и угловой частотой ω задается формулой:
Отсюда можно выразить индуктивность L:
Подставляя известные значения:
Теперь подставим эти значения в формулу:
После вычислений мы получим значение L.
3. Закон изменения со временем силы тока в цепи:
Сила тока в контуре связана с напряжением через емкость и индуктивность. Сила тока I можно выразить как:
В нашем случае:
Следовательно:
Таким образом, мы можем получить закон изменения силы тока.
4. Длина волны, соответствующая такому контуру:
Длина волны λ связана с частотой f и скоростью света c (в вакууме) по формуле:
Скорость света c ≈ 3 × 10^8 м/с, поэтому:
После вычислений мы получим длину волны λ.
Таким образом, мы рассмотрели, как найти разницу потенциалов, индуктивность, закон изменения силы тока и длину волны для данного колебательного контура.