Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора. в нём наблюдается гармонические электромагнитные колебания с периодом т=6 мкс. максимальный заряд одной из обкладок конденсатора при этих колебаниях равен 4*10 ^-6 кл. каким будет заряд этой обкладки в момент времени t=1,5 мкс, если в начальный момент времени её заряд равен нулю?

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Заряд на обкладке конденсатора в момент времени 1.51.5 мкс составит 410-64 center dot 10 to the negative 6 power Кл. ️ Шаг 1: Составление уравнения колебаний Электромагнитные колебания заряда в контуре происходят по гармоническому закону. Общий вид уравнения: q(t)=qmaxsin(ωt+ϕ0)q open paren t close paren equals q sub m a x end-sub sine open paren omega t plus phi sub 0 close parenТак как в начальный момент времени ( t=0t equals 0) заряд равен нулю, начальная фаза ϕ0=0phi sub 0 equals 0. Уравнение принимает вид: q(t)=qmaxsin(ωt)q open paren t close paren equals q sub m a x end-sub sine open paren omega t close parenЦиклическая частота ωomega связана с периодом Tcap T соотношением: ω=2πTomega equals the fraction with numerator 2 pi and denominator cap T end-fraction ️ Шаг 2: Расчет фазы колебаний для заданного момента времени Подставим значение циклической частоты в аргумент синуса: Φ=ωt=2πTtcap phi equals omega t equals the fraction with numerator 2 pi and denominator cap T end-fraction t Для момента времени t=1.5t equals 1.5 мкс и периода T=6cap T equals 6 мкс фаза составит: Φ=2π1.56=3π6=π2cap phi equals the fraction with numerator 2 pi center dot 1.5 and denominator 6 end-fraction equals the fraction with numerator 3 pi and denominator 6 end-fraction equals the fraction with numerator pi and denominator 2 end-fraction ️ Шаг 3: Нахождение значения заряда Вычислим значение заряда, подставив амплитудное значение qmax=410-6q sub m a x end-sub equals 4 center dot 10 to the negative 6 power Кл и полученную фазу: q=410-6sin(π2)q equals 4 center dot 10 to the negative 6 power center dot sine open paren the fraction with numerator pi and denominator 2 end-fraction close paren Так как sin(π2)=1sine open paren the fraction with numerator pi and denominator 2 end-fraction close paren equals 1 , получаем: q=410-61=410-6q equals 4 center dot 10 to the negative 6 power center dot 1 equals 4 center dot 10 to the negative 6 power Ответ: Заряд обкладки составит 410-64 center dot 10 to the negative 6 power Кл (или 4 мкКл), что соответствует максимальному значению, так как время 1.51.5 мкс является четвертью периода колебаний. Нужно ли рассчитать энергию электрического поля конденсатора в этот момент времени, если известна его емкость?

Форма ответа

Ваш аватар