В идеальном колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивностью L = 0,40 Гн и конденсатора емкостью С = 20 мкФ, происходят свободные электромагнитные колебания. Амплитуда силы тока в контуре I0 = 0,10 А. Определите напряжение на конденсаторе в момент времени, когда энергия электрического поля конденсатора равна энергии магнитного поля катушки
от

1 Ответ

Дано:
- индуктивность катушки L = 0,40 Гн
- емкость конденсатора C = 20 мкФ = 20 × 10^(-6) Ф
- амплитуда силы тока I0 = 0,10 А

Найти: напряжение U на конденсаторе в момент времени, когда энергия электрического поля равна энергии магнитного поля.

Решение:

1. Энергия электрического поля конденсатора Wc выражается как:
   Wc = (1/2) * C * U².

2. Энергия магнитного поля катушки Wm выражается как:
   Wm = (1/2) * L * I².

3. В момент времени, когда Wc = Wm, можно приравнять эти два выражения:
   (1/2) * C * U² = (1/2) * L * I².

4. Упростим уравнение, убирая общий множитель (1/2):
   C * U² = L * I².

5. Теперь выразим U² из полученного уравнения:
   U² = (L/I²) * C.

6. Подставим известные значения L, I и C:
   U² = (0,40 / (0,10)²) * (20 × 10^(-6)).

7. Вычислим I²:
   I² = (0,10)² = 0,01.

8. Подставим это значение в уравнение:
   U² = (0,40 / 0,01) * (20 × 10^(-6))
      = 40 * (20 × 10^(-6))
      = 800 × 10^(-6).

9. Найдем U:
   U = √(800 × 10^(-6)) = √(0,0008) ≈ 0,0283 В.

Ответ: напряжение на конденсаторе составляет approximately 0,0283 В.
от