Характеристики колебательного контура: С=100пФ, L=2 Гн. Найти максимальное значение заряда на конденсаторе, если максимальное значение тока в катушке 1,2 мА

Добрый день! Давайте решим эту задачу пошагово.

Шаг 1: Первым делом, давайте вспомним основные формулы для колебательных контуров. Одна из них связывает емкость конденсатора (С), индуктивность катушки (L) и период колебаний (T):

T = 2π√(LС)

Шаг 2: В нашей задаче даны значения емкости С (100пФ) и индуктивности L (2 Гн), поэтому мы можем подставить эти значения в формулу, чтобы найти период колебаний (T):

T = 2π√(2 Гн × 100пФ)

Шаг 3: Теперь мы можем рассчитать период колебаний T, используя указанные в задаче значения:

T = 2π√(2 × 10⁻⁹ Гн × 100 × 10⁻¹² Ф)

Шаг 4: Далее, нам нужно найти частоту колебаний (f), что мы можем сделать, используя формулу:

f = 1 / T

Шаг 5: Подставляем найденное значение периода колебаний (T) в формулу для частоты колебаний (f):

f = 1 / (2π√(2 × 10⁻⁹ Гн × 100 × 10⁻¹² Ф))

Шаг 6: Теперь мы можем рассчитать максимальное значение заряда на конденсаторе (Q), используя формулу:

Q = С × U

где U - напряжение на конденсаторе.

Шаг 7: Для определения напряжения на конденсаторе, мы можем воспользоваться формулой для вычисления напряжения на катушке (U):

U = L × dI / dt

где dI/dt - скорость изменения тока, которая в нашем случае является максимальной скоростью изменения тока в катушке.

Шаг 8: Исходя из условия задачи, у нас дано максимальное значение тока в катушке (1,2 мА). Мы можем использовать это значение для расчета напряжения на катушке (U). Поскольку величина тока изменяется по синусоидальному закону в колебательных контурах, мы можем сказать, что скорость изменения тока (dI/dt) равна максимальному значению тока (1,2 мА) умноженному на частоту колебаний (f):

dI/dt = 1,2 мА × f

Шаг 9: Подставляем найденное значение частоты колебаний (f) и максимальное значение тока (1,2 мА) в формулу для скорости изменения тока (dI/dt):

dI/dt = 1,2 мА × (1 / (2π√(2 × 10⁻⁹ Гн × 100 × 10⁻¹² Ф)))

Шаг 10: Теперь мы можем рассчитать напряжение на катушке (U), используя найденное значение скорости изменения тока (dI/dt) и индуктивность катушки (L):

U = 2 Гн × (1,2 мА × (1 / (2π√(2 × 10⁻⁹ Гн × 100 × 10⁻¹² Ф))))

Шаг 11: Наконец, подставляем найденное значение напряжения на катушке (U) и емкость конденсатора (С) в формулу для расчета максимального значения заряда на конденсаторе (Q):

Q = 100пФ × (2 Гн × (1,2 мА × (1 / (2π√(2 × 10⁻⁹ Гн × 100 × 10⁻¹² Ф)))))

После выполнения всех этих шагов, остается только решить эту формулу с помощью калькулятора, чтобы найти максимальное значение заряда на конденсаторе.