В идеальном случае К.к. состоит только из соединенных между собой индуктивности L и электрической емкости С (далее - емкость).
Рассмотрим процесс разряда емкости через индуктивность в идеальном случае, когда необратимые потери электрической энергии и магнитного поля отсутствуют.
Если обособленной емкости сообщить электрический заряд (показано штриховой линией на рисунке), а затем соединить с индуктивностью, то в образованной таким образом электрической цепи - колебательном контуре - возникнет переменный электрический ток i (далее - ток).
В момент замыкания цепи напряжение на емкости будет положительным и максимальным, емкость начнет разряжаться через индуктивность, в результате чего вокруг последней образуется магнитное поле, нарастанию которого будет препятствовать явление самоиндукции. Нарастание магнитного поля прекратится в момент исчерпания электрического заряда в емкости. Этому моменту соответствует максимальное значение электрического тока в цепи. В этот момент вся энергия электрического заряда, первоначально сообщенного емкости, сосредоточится в магнитном поле. Величина электрического напряжения (далее - напряжение) между точками соединения индуктивности и емкости в этот момент равна нулю. Таким образом, заряд конденсатора не может поддерживать ток в электрической цепи и он начнет уменьшаться. С уменьшением тока начнет уменьшаться магнитное поле. При уменьшении магнитного поля в индуктивности возникнет явление самоиндукции, действие которого будет сопротивляться уменьшению тока и будет поддерживать его до исчерпания энергии магнитного поля, т.е. до момента, пока вся энергия вновь сосредоточится в заряде емкости (противоположном первоначальному). Затем процесс протекания тока повторится в противоположном направлении и т.д. Поскольку потери в идеальном контуре отсутствуют, описанный процесс электрических колебаний будет продолжаться сколь угодно долго.
Заметим, что порядок чередования полярности максимумов тока и напряжения в идеальном К.к. обусловлен причинно-следственными связями в явлении самоиндуции и тем самым объясняет направление течения времени (без привлечения понятия энтропии).
Заметим также, что длительность периода колебаний T в идеальном К.к. зависит только от величин составляющих индуктивности и емкости и находится в прямой зависимости от них.
При этом количество колеблющейся энергии не имеет значения, поскольку в явлении самоиндукции противодействие самоиндукции изменению тока в цепи идеального К.к. при любых значениях тока в точности (по принципу равенства действия и противодействия) компенсирует свою причину (первичное изменение тока). Тем самым объясняется, что расстояния между повторяющимися точками электромагнитных колебаний в идеальном К.к. могут рассматриваться как эталон длительности при измерении времени.
по условию заряд равномерно распределен по стержню
точечный заряд на расстоянии будет с разной силой взаимодействовать с дальними и ближними зарядами на стержне, поэтому для расчета берут суммарный заряд в центре стержня - и рассматривают ввзаимодествие двух точечных
L=10см=0.1 м
S=20см=0.2 м
G=5 нКл/м
q1=L*G=0.1*5=0.5 нКл =0.5*10^-9 Кл
q2=10 нКл=10*10^-9 Кл
r = L/2+S =0.1/2+0.2=0,25 м
k = 9*10^9 Н*м2/Кл2 - постоянная Кулона
РЕШЕНИЕ
по закону Кулона
F = k*q1*q2/r^2=9*10^9*0.5*10^-9*10*10^-9 / 0.25^2 =7.2*10^-7 Н =0.72 мкН
Рассмотрим процесс разряда емкости через индуктивность в идеальном случае, когда необратимые потери электрической энергии и магнитного поля отсутствуют.
Если обособленной емкости сообщить электрический заряд (показано штриховой линией на рисунке), а затем соединить с индуктивностью, то в образованной таким образом электрической цепи - колебательном контуре - возникнет переменный электрический ток i (далее - ток).
В момент замыкания цепи напряжение на емкости будет положительным и максимальным, емкость начнет разряжаться через индуктивность, в результате чего вокруг последней образуется магнитное поле, нарастанию которого будет препятствовать явление самоиндукции. Нарастание магнитного поля прекратится в момент исчерпания электрического заряда в емкости. Этому моменту соответствует максимальное значение электрического тока в цепи. В этот момент вся энергия электрического заряда, первоначально сообщенного емкости, сосредоточится в магнитном поле. Величина электрического напряжения (далее - напряжение) между точками соединения индуктивности и емкости в этот момент равна нулю. Таким образом, заряд конденсатора не может поддерживать ток в электрической цепи и он начнет уменьшаться. С уменьшением тока начнет уменьшаться магнитное поле. При уменьшении магнитного поля в индуктивности возникнет явление самоиндукции, действие которого будет сопротивляться уменьшению тока и будет поддерживать его до исчерпания энергии магнитного поля, т.е. до момента, пока вся энергия вновь сосредоточится в заряде емкости (противоположном первоначальному). Затем процесс протекания тока повторится в противоположном направлении и т.д. Поскольку потери в идеальном контуре отсутствуют, описанный процесс электрических колебаний будет продолжаться сколь угодно долго.
Заметим, что порядок чередования полярности максимумов тока и напряжения в идеальном К.к. обусловлен причинно-следственными связями в явлении самоиндуции и тем самым объясняет направление течения времени (без привлечения понятия энтропии).
Заметим также, что длительность периода колебаний T в идеальном К.к. зависит только от величин составляющих индуктивности и емкости и находится в прямой зависимости от них.
При этом количество колеблющейся энергии не имеет значения, поскольку в явлении самоиндукции противодействие самоиндукции изменению тока в цепи идеального К.к. при любых значениях тока в точности (по принципу равенства действия и противодействия) компенсирует свою причину (первичное изменение тока). Тем самым объясняется, что расстояния между повторяющимися точками электромагнитных колебаний в идеальном К.к. могут рассматриваться как эталон длительности при измерении времени.
по условию заряд равномерно распределен по стержню
точечный заряд на расстоянии будет с разной силой взаимодействовать с дальними и ближними зарядами на стержне, поэтому для расчета берут суммарный заряд в центре стержня - и рассматривают ввзаимодествие двух точечных
L=10см=0.1 м
S=20см=0.2 м
G=5 нКл/м
q1=L*G=0.1*5=0.5 нКл =0.5*10^-9 Кл
q2=10 нКл=10*10^-9 Кл
r = L/2+S =0.1/2+0.2=0,25 м
k = 9*10^9 Н*м2/Кл2 - постоянная Кулона
РЕШЕНИЕ
по закону Кулона
F = k*q1*q2/r^2=9*10^9*0.5*10^-9*10*10^-9 / 0.25^2 =7.2*10^-7 Н =0.72 мкН
ОТВЕТ 7.2*10^-7 Н =0.72 мкН