Присоединиться

11 класс·высокий уровень

Какой ток I₁ при этом показывал амперметр?

Условие

Рисунок к задаче

В идеальном колебательном контуре, состоящем из конденсатора емкостью C = 0,1 Ф и катушки индуктивностью L = 0,4 Гн, параллельно конденсатору включен идеальный вольтметр, показывающий напряжение и его знак, а последовательно с катушкой — идеальный амперметр, показывающий ток в цепи и его знак (см. рис.). В начале колебательного процесса вольтметр показывал напряжение U₀ = +40 В, а ток в контуре был равен нулю. Спустя некоторое время вольтметр первый раз стал показывать напряжение U₁ = -20 В. Какой ток I₁ при этом показывал амперметр? Положительное направление тока соответствует тому, которое бывает при разрядке конденсатора от максимального положительного значения напряжения на нем.

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    В идеальном колебательном контуре будут происходить гармонические колебания. Задачу можно решать, исходя из законов изменения напряжения на конденсаторе и тока через катушку индуктивности со временем, которые, как следует из условия, имеют вид: V=U0′cos⁡ωtV = U_0' \cos \omega t и I=I0⋅sin⁡ωt,I = I_0 \cdot \sin \omega t, где время t отсчитывается от начала процесса.2. Энергия при этих колебаниях сохраняется, поэтому максимальная энергия электрического поля в конденсаторе равна максимальной энергии магнитного поля в катушке индуктивности. В соответствии с выражениями для этих энергий и численными значениями из условия задачи, получаем: CU22+LI22=const=CU022=LI022,\frac{CU^{2}}{2} + \frac{LI^{2}}{2} = const = \frac{CU_0^{2}}{2} = \frac{LI_0^{2}}{2} , откуда I0=U0CL=20АI_0 = U_0 \sqrt{\frac{C}{L}} = 20 А

Осталось ещё 2 шага

  1. Значение U_1 = - 20 В = U_0' · t = 40 t, что…

  2. Таким образом, I_1 = I_0 · t = I_0 · ( 2 Пи…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Электродинамика (расчетная задача высокого»