В идеальном колебательном контуре происходят колебания. Изменение заряда на пластинах конденсатора происходит по закону q = 0,25 sin 0,2 П t (мкКл). Определите максимальное значение напряжения на конденсаторе этого колебательного контура, если ёмкость конденсатора равна 200 пФ. Чему равен период колебаний в контуре?
Настоящий задачник по молекулярной физике и термодинамике является второй частью учебного пособия, в котором собраны задачи, предлагавшиеся в течение ряда лет на проводимой в МИФИ Всероссийской олимпиаде Федерального
агентства по атомной энергии и на вступительных экзаменах в МИФИ. Большинство задач снабжено подробными решениями. В начале каждой главы приведено
краткое теоретическое введение и рассмотрены характерные примеры решения
задач. Последняя глава посвящена разбору олимпиадных задач повышенной трудности.
Предназначено для поступающих в МИФИ и физико-математические лицеи
при МИФИ, а также может быть использовано студентами младших курсов и
слушателями всех форм подготовительного обучения.
1.Найдите:
А) Амплитуду колебаний заряда.
В общем виде уравнение колебаний заряда q=qm*cos(ωt). Cопоставляя получаем qm=5*10^-4 Кл.
Б) Период. ω= 10^3π. Из ω = 2π/T, T=2π/ω=2π/(10^3π)=2*10^-3 c.
В) Частоту. Из υ=1/T, υ=1/(2*10^-3) =0,5*10^3 Гц= 500 Гц.
Г) Циклическую частоту. ω= 10^3π Гц= 3140 Гц.
2. Запишите уравнения зависимости напряжения на конденсаторе от времени:
Из формулы емкости конденсатора С=q/U имеем
u(t) = q(t)/C =
(5*10^-4cos(10^3πt))/(10*10^-12) = 0,5*10^8 cos(10^3πt):
и силы тока в контуре от времени: в общем виде i(t) =q(t) '=Imcos(ωt+π/2) - ток опережает колебания напряжения на конденсаторе на π/2, Im=ω*qm; Im=10^3π*5*10^-4=1,57 A.
Значит i(t) =1,57cos(10^3πt+π/2).