В цепь переменного тока включены конденсатор ёмкостью 10нф и катушка индуктивностью 0,3гн. при какой частоте тока индуктивное сопротивление катушки в 3 раза больше ёмкостного сопротивления конденсатора (п2 = 10). (пи в квадрате равен десяти)

Соколов Андрей Михайлович

Преподаватель Физтех-лицея

Проверено учителем

Индуктивное сопротивление катушки будет в 3 раза больше емкостного сопротивления конденсатора при частоте тока 5000 Гц (или 5 кГц). Шаг 1: Определение формул сопротивлений Индуктивное сопротивление катушки XLcap X sub cap L и емкостное сопротивление конденсатора XCcap X sub cap C определяются следующими формулами через циклическую частоту ω=2πfomega equals 2 pi f: XL=ωL=2πfLcap X sub cap L equals omega cap L equals 2 pi f cap L XC=1ωC=12πfCcap X sub cap C equals the fraction with numerator 1 and denominator omega cap C end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator 2 pi f cap C end-fraction Здесь L=0,3cap L equals 0 comma 3 Гн, C=1010-9cap C equals 10 center dot 10 to the negative 9 power Ф ( 10-810 to the negative 8 power Ф), а ff — искомая частота. Шаг 2: Составление и преобразование уравнения По условию задачи XL=3XCcap X sub cap L equals 3 cap X sub cap C. Подставим выражения: 2πfL=312πfC2 pi f cap L equals 3 center dot the fraction with numerator 1 and denominator 2 pi f cap C end-fraction Перенесем все значения с частотой ff в левую часть уравнения: (2πf)2LC=3open paren 2 pi f close paren squared center dot cap L center dot cap C equals 3 4π2f2LC=34 pi squared f squared cap L cap C equals 3Выразим квадрат частоты: f2=34π2LCf squared equals the fraction with numerator 3 and denominator 4 pi squared cap L cap C end-fraction Шаг 3: Численный расчет Подставим известные значения, учитывая, что π2=10pi squared equals 10: f2=34100,310-8f squared equals the fraction with numerator 3 and denominator 4 center dot 10 center dot 0 comma 3 center dot 10 to the negative 8 power end-fraction Заметим, что 100,3=310 center dot 0 comma 3 equals 3, тогда: f2=34310-8=1410-8=1084f squared equals the fraction with numerator 3 and denominator 4 center dot 3 center dot 10 to the negative 8 power end-fraction equals the fraction with numerator 1 and denominator 4 center dot 10 to the negative 8 power end-fraction equals the fraction with numerator 10 to the eighth power and denominator 4 end-fraction Извлечем квадратный корень для нахождения частоты: f=1084=1042=5000 Гцf equals the square root of the fraction with numerator 10 to the eighth power and denominator 4 end-fraction end-root equals the fraction with numerator 10 to the fourth power and denominator 2 end-fraction equals 5000 Гц Ответ: Частота тока составляет 5000 Гц (что соответствует 5 кГц). Уточните, требуется ли рассчитать циклическую частоту или построить график зависимости сопротивлений от частоты для данной цепи?

Форма ответа

Ваш аватар