В колебательном контуре, в котором емкость конденсатора составляет 20 мкФ, происходят собственные электромагнитные колебания. Зависимость напряжения на конденсаторе от времени описывается уравнением U=U(max)cos(500•t) B, где все величины представлены в единицах СИ. Какова индуктивность катушки в этом колебательном контуре? (Ответ предоставить в Гн.)
Физика Университет Электромагнитные колебания
Для решения данной задачи нам нужно использовать формулы, связанные с колебательными контурами, а именно, связь между индуктивностью (L) и емкостью (C) контуров, а также частотой собственных колебаний.
Сначала запишем уравнение для частоты собственных колебаний в колебательном контуре:
f = 1 / (2π√(LC))
Где:
В нашем случае, у нас есть уравнение напряжения:
U = U(max)cos(500t)
Здесь 500 - это угловая частота (ω) в радианах в секунду. Угловая частота и частота связаны следующим образом:
ω = 2πf
Следовательно, мы можем выразить частоту:
f = ω / (2π) = 500 / (2π)
Теперь мы можем подставить значение частоты в формулу для колебательного контура:
500 = 1 / (2π√(LC))
Теперь, чтобы найти индуктивность L, мы можем выразить ее из этой формулы:
LC = 1 / (4π²f²)
Теперь подставим значение частоты:
LC = 1 / (4π²(500/2π)²)
Теперь упростим это уравнение:
LC = 1 / (4π² * (250²))
Теперь подставим значение емкости C, которая равна 20 мкФ (или 20 * 10^(-6) Ф):
(20 * 10^(-6)) * L = 1 / (4π² * (250²))
Теперь найдем значение 4π² * (250²):
4π² * (250²) = 4 * 9.87 * 62500 ≈ 2460000
Теперь подставим это значение в уравнение:
(20 * 10^(-6)) * L = 1 / 2460000
Теперь найдем L:
L = 1 / (20 * 10^(-6) * 2460000)
Выполним вычисления:
L ≈ 0.000000204 Гн
Или, в более удобной форме:
L ≈ 204 нГн
Таким образом, индуктивность катушки в этом колебательном контуре составляет примерно 204 нГн.