Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора. В нем наблюдаются гармонические электромагнитные колебания с периодом Т = 5 мс. В начальный момент времени заряд конденсатора максимален и равен 4•10-⁶ Кл. Каков будет заряд конденсатора через t = 2,5 мс? (Ответ дать в мкКл.)
Физика Университет Электромагнитные колебания
Для решения задачи о колебательном контуре, давайте вспомним, что в LC-колебательном контуре происходят гармонические колебания заряда конденсатора. Заряд конденсатора можно описать с помощью уравнения:
q(t) = Qmax * cos(ωt)
где:
Теперь давайте найдем угловую частоту ω. Она связана с периодом T следующим образом:
ω = 2π / T
Подставим значение T = 5 мс:
ω = 2π / (5 * 10^-3) = 2π / 0.005
Теперь вычислим ω:
ω ≈ 1256.64 рад/с
Теперь, когда мы знаем угловую частоту, можем подставить значения в уравнение для заряда. Максимальный заряд Qmax равен 4 * 10^-6 Кл. Теперь мы можем найти заряд конденсатора через t = 2,5 мс:
t = 2,5 мс = 2,5 * 10^-3 с
Теперь подставим все известные значения в уравнение:
q(2.5 * 10^-3) = 4 * 10^-6 * cos(1256.64 * (2.5 * 10^-3))
Сначала вычислим аргумент косинуса:
1256.64 * (2.5 * 10^-3) ≈ 3.14 рад
Теперь подставим это значение в косинус:
cos(3.14) ≈ -1
Теперь можем найти заряд:
q(2.5 * 10^-3) = 4 * 10^-6 * (-1) = -4 * 10^-6 Кл
Заряд конденсатора отрицательный, что указывает на то, что он заряжен в обратном направлении. Однако, для задания нам нужен абсолютный заряд в микроКулонах:
|q| = 4 * 10^-6 Кл = 4 мкКл
Таким образом, заряд конденсатора через 2,5 мс будет равен 4 мкКл.