Из конденсатора емкостью 10 мкФ и катушки индуктивностью 0,1 Гн собран колебательный контур. В момент, когда напряжение на конденсаторе 30 В, ток в катушке 0,4 А. Каково максимальное значение тока в контуре?
от

1 Ответ

Дано:  
- Емкость конденсатора C = 10 мкФ = 10 * 10^(-6) Ф  
- Индуктивность катушки L = 0,1 Гн  
- Напряжение на конденсаторе U = 30 В  
- Ток в катушке I = 0,4 А  

Найти:  
- Максимальное значение тока в контуре Imax  

Решение:  

1. В колебательном контуре энергия сохраняется и может быть выражена как сумма энергии, хранящейся в конденсаторе и катушке.

   Энергия в конденсаторе Wc = (1/2) * C * U^2  
   Энергия в катушке Wl = (1/2) * L * I^2  

2. Подсчитаем энергию в конденсаторе:  
   Wc = (1/2) * C * U^2 = (1/2) * (10 * 10^(-6)) * (30)^2  
   Wc = (1/2) * (10 * 10^(-6)) * 900  
   Wc = (5 * 10^(-6)) * 900  
   Wc = 4500 * 10^(-6) Дж = 4,5 мДж  

3. Подсчитаем энергию в катушке:  
   Wl = (1/2) * L * I^2 = (1/2) * (0,1) * (0,4)^2  
   Wl = (1/2) * (0,1) * 0,16  
   Wl = (0,05) * 0,16  
   Wl = 0,008 Дж = 8 мДж  

4. Полная энергия в контуре равна:  
   Wtotal = Wc + Wl  
   Wtotal = 4,5 мДж + 8 мДж  
   Wtotal = 12,5 мДж  

5. Теперь можем найти максимальное значение тока в контуре Imax, когда вся энергия будет храниться в катушке:  
   Wtotal = (1/2) * L * Imax^2  
   12,5 * 10^(-3) = (1/2) * (0,1) * Imax^2  

6. Решим уравнение относительно Imax:  
   12,5 * 10^(-3) = (0,05) * Imax^2  
   Imax^2 = (12,5 * 10^(-3)) / (0,05)  
   Imax^2 = 0,25  
   Imax = √0,25  
   Imax = 0,5 А  

Ответ:  
Максимальное значение тока в контуре составляет 0,5 А.
от