Идеальный колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L = 1,0 мГн и конденсатора, обкладками которого являются две круглые пластины радиусом r = 9,4 мм каждая. Расстояние между пластинами d = 2,0 мм. Определите период свободных электромагнитных колебаний в контуре. Пространство между пластинами заполнено диэлектриком, диэлектрическая проницаемость которого ε = 3,0.
от

1 Ответ

Дано:
- индуктивность катушки L = 1,0 мГн = 1,0 × 10^(-3) Гн
- радиус пластин r = 9,4 мм = 9,4 × 10^(-3) м
- расстояние между пластинами d = 2,0 мм = 2,0 × 10^(-3) м
- диэлектрическая проницаемость ε = 3,0

Найти: период свободных электромагнитных колебаний T в идеальном колебательном контуре.

Решение:

1. Сначала найдем площадь S обкладок конденсатора:
   S = π * r^2.
   Подставим значение радиуса:
   S = π * (9,4 × 10^(-3))^2 = π * 8,836 × 10^(-5) м² ≈ 2,775 × 10^(-4) м².

2. Затем найдем емкость C конденсатора с учетом диэлектрика по формуле:
   C = (ε * ε0 * S) / d,
   где ε0 = 8,85 × 10^(-12) Ф/м - электрическая постоянная.

3. Подставим известные значения:
   C = (3,0 * 8,85 × 10^(-12) Ф/м * 2,775 × 10^(-4) м²) / (2,0 × 10^(-3) м).

4. Выполним расчет:
   C = (7,389375 × 10^(-15)) / (2,0 × 10^(-3))
     = 3,6946875 × 10^(-12) Ф.

5. Теперь найдем период T колебаний:
   T = 2π * √(L * C).

6. Подставим полученные значения:
   T = 2π * √((1,0 × 10^(-3) Гн) * (3,6946875 × 10^(-12) Ф))
     = 2π * √(3,6946875 × 10^(-15))
     ≈ 2π * (6,08 × 10^(-8))
     ≈ 3,82 × 10^(-7) с.

Ответ: период свободных электромагнитных колебаний T составит примерно 382 нс.
от