Батарею из двух последовательно соединенных конденсаторов емкостью 10 мкФ каждый, причем один из них предварительно заряжен до напряжения 1000 В, соединили с катушкой индуктивностью 100 мкГн так, что образуется колебательный контур (рис. 219). Найдите амплитуду колебаний силы тока в контуре.
от

1 Ответ

дано:
- емкость каждого конденсатора C = 10 мкФ = 10 x 10^(-6) Ф
- число конденсаторов n = 2
- напряжение заряженного конденсатора U = 1000 В
- индуктивность катушки L = 100 мкГн = 100 x 10^(-6) Гн

найти:
- амплитуду колебаний силы тока Imax в контуре

решение:

1. Сначала найдем эквивалентную емкость двух последовательно соединенных конденсаторов. Для последовательного соединения емкостей выполняется следующая формула:
   1 / C_eq = 1 / C1 + 1 / C2.

   Поскольку C1 = C2 = C, имеем:
   1 / C_eq = 1 / (10 x 10^(-6)) + 1 / (10 x 10^(-6))
            = 2 / (10 x 10^(-6))
            = 1 / (5 x 10^(-6)).

   Таким образом, эквивалентная емкость:
   C_eq = 5 x 10^(-6) Ф.

2. Далее рассчитаем заряд на конденсаторе перед замыканием контура. Заряд Q на конденсаторе определяется как:
   Q = C_eq * U.

   Подставим известные значения:
   Q = (5 x 10^(-6)) * (1000)
     = 5 x 10^(-3) Кл.

3. Теперь найдем максимальную амплитуду тока Imax в колебательном контуре. Максимальная сила тока зависит от заряда и индуктивности по формуле:
   Imax = Q * ω / L,

   где ω - угловая частота, которая определяется по формуле:
   ω = 1 / √(L * C_eq).

   Подставим значения для ω:
   ω = 1 / √((100 x 10^(-6)) * (5 x 10^(-6)))
     = 1 / √(500 x 10^(-12))
     = 1 / (22.36 x 10^(-6))
     ≈ 44707 рад/с.

4. Теперь подставим значение ω в формулу для Imax:
   Imax = Q * ω / L
        = (5 x 10^(-3)) * (44707) / (100 x 10^(-6))
        = (5 x 44707) / 0.1
        = 223535 / 0.1
        = 2235350 А.

ответ:
Амплитуда колебаний силы тока в контуре составляет примерно 2235350 А или 2.24 МА.
от