В идеальном колебательном контуре, состоящем из конденсатора емкостью 0,01 мкФ и катушки, происходят гармонические колебания. Энергия конденсатора изменяется от максимального значения до нуля за 1 мкс. Определите индуктивность катушки.
от

1 Ответ

Дано:
- Емкость конденсатора (C) = 0,01 мкФ = 0,01 * 10^(-6) Ф = 1 * 10^(-8) Ф
- Время, за которое энергия конденсатора изменяется от максимального значения до нуля (t) = 1 мкс = 1 * 10^(-6) с

Найти:

- Индуктивность катушки (L).

Решение:

1. В идеальном колебательном контуре период колебаний (T) связан с частотой (f) по формуле:

f = 1 / T

2. Время, за которое энергия конденсатора изменяется от максимального значения до нуля, соответствует четверти периода (T/4). Следовательно:

T/4 = t

Таким образом, полный период колебаний (T) можно выразить как:

T = 4 * t = 4 * 1 * 10^(-6) = 4 * 10^(-6) с

3. Теперь найдём частоту (f):

f = 1 / T = 1 / (4 * 10^(-6)) = 250000 Гц

4. Связь между частотой (f), емкостью (C) и индуктивностью (L) определяется формулой:

f = 1 / (2 * π * √(L * C))

5. Перепишем формулу для нахождения индуктивности (L):

L = 1 / (4 * π^2 * f^2 * C)

6. Подставим известные значения:

L = 1 / (4 * π^2 * (250000)^2 * (1 * 10^(-8)))

7. Вычислим значения:

- π^2 ≈ 9,87
- (250000)^2 = 62500000000

Теперь подставим:

L = 1 / (4 * 9,87 * 62500000000 * 1 * 10^(-8))

8. Упростим выражение:

L ≈ 1 / (4 * 9,87 * 6250000)

9. Далее:

4 * 9,87 * 6250000 ≈ 246900000

Теперь подставим:

L ≈ 1 / (246900000)

10. Приблизительно:

L ≈ 4.05 * 10^(-9) Гн = 4.05 нГн

Ответ:
Индуктивность катушки составляет примерно 4.05 нГн.
от