Определите, каково максимальное значение силы тока в колебательном контуре с конденсатором ёмкостью 80 пФ и катушкой

Содержание вопроса: Максимальное значение силы тока в колебательном контуре

Объяснение: В колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности, энергия переходит между электрическим и магнитным полями. Максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора возникает, когда конденсатор полностью заряжен или полностью разряжен.

Максимальное значение силы тока в колебательном контуре можно определить с помощью формулы резонансной частоты:

f_res = 1 / (2 * П * sqrt(L * C))

где f_res - резонансная частота, П - математическая константа пи, L - индуктивность катушки, C - ёмкость конденсатора.

Максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора будет равна q / C, где q - заряд на конденсаторе.

Если максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора известна (пусть она будет V_max), то заряд на конденсаторе можно определить как:

q = C * V_max

Теперь, подставляя значение q в формулу резонансной частоты, мы можем определить максимальное значение силы тока в колебательном контуре:

I_max = V_max / sqrt(L / C)

Где I_max - максимальное значение силы тока.

Пример: Пусть максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора равна 10 В, ёмкость конденсатора равна 80 пФ, а индуктивность катушки равна 0,5 мГн.

Сначала определим заряд на конденсаторе:

q = C * V_max = 80 пФ * 10 В = 800 пКл = 800 * 10^(-12) Кл

Затем определим максимальное значение силы тока:

I_max = V_max / sqrt(L / C) = 10 В / sqrt(0,5 мГн / 80 пФ) = 100 мА

Совет: Для лучшего понимания можно отметить, что в колебательном контуре энергия переходит между электрическим и магнитным полями. Ученикам может быть полезно проводить лабораторные эксперименты, чтобы наблюдать изменение силы тока и разности потенциалов в зависимости от параметров контура.

Упражнение: Максимальная разность потенциалов на обкладках конденсатора в колебательном контуре равна 20 В, Ёмкость конденсатора составляет 120 пФ, а индуктивность катушки равна 0,6 мГн. Определите максимальное значение силы тока в этом контуре.