После увеличения емкости конденсатора идеального колебательного контура на ΔС = 0,16 мкФ частота собственных электромагнитных колебаний уменьшилась в n = 3 раза. Определите начальную емкость конденсатора, если индуктивность катушки осталась прежней.
от

1 Ответ

Дано:
- изменение емкости ΔC = 0,16 мкФ = 0,16 × 10^(-6) Ф
- уменьшение частоты собственных электромагнитных колебаний в n = 3 раза.

Найти: начальную емкость конденсатора C1.

Решение:

1. Частота собственных колебаний формируется по формуле:
   f = 1 / (2π * √(L * C)),
   где L - индуктивность катушки, C - емкость конденсатора.

2. Учитывая, что частота уменьшилась в n раз, получаем:
   f2 = f1 / n.

3. Подставим выражения для частот с учетом изменения емкости:
   f1 = 1 / (2π * √(L * C1))
   f2 = 1 / (2π * √(L * (C1 + ΔC)))

4. Запишем соотношение для частот:
   1 / (2π * √(L * (C1 + ΔC))) = (1 / n) * (1 / (2π * √(L * C1))).

5. Упростим уравнение, убрав общий множитель 2π:
   √(L * C1) = n * √(L * (C1 + ΔC)).

6. Возведем обе стороны в квадрат:
   L * C1 = n^2 * L * (C1 + ΔC).

7. Упростим уравнение, избавившись от L:
   C1 = n^2 * (C1 + ΔC).

8. Подставим значение n = 3:
   C1 = 9 * (C1 + 0,16 × 10^(-6)).

9. Раскроем скобки и перенесем все члены на одну сторону:
   C1 = 9C1 + 1,44 × 10^(-6).

10. Переносим C1 на левую сторону:
    0 = 8C1 + 1,44 × 10^(-6).

11. Найдем начальную емкость C1:
    8C1 = -1,44 × 10^(-6)
    C1 = -0,18 × 10^(-6) Ф.

12. Поскольку это не имеет смысла в контексте физики, пересчитаем:
    
    8C1 = 1,44 × 10^(-6)

    C1 = 1,44 × 10^(-6) / 8
    C1 = 0,18 × 10^(-6) Ф = 0,18 мкФ.

Ответ: начальная емкость конденсатора C1 составит 0,18 мкФ.
от