М
Молодежь
К
Компьютеры-и-электроника
Д
Дом-и-сад
С
Стиль-и-уход-за-собой
П
Праздники-и-традиции
Т
Транспорт
П
Путешествия
С
Семейная-жизнь
Ф
Философия-и-религия
Б
Без категории
М
Мир-работы
Х
Хобби-и-рукоделие
И
Искусство-и-развлечения
В
Взаимоотношения
З
Здоровье
К
Кулинария-и-гостеприимство
Ф
Финансы-и-бизнес
П
Питомцы-и-животные
О
Образование
О
Образование-и-коммуникации
ivanvolkov2001
ivanvolkov2001
18.03.2020 08:34 •  Физика

Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L=100 мГн и конденсатора емкостью С=100 пФ. Сколько времени проходит от момента,
когда конденсатора полностью разряжен, до момента, когда его энергия
вдвое превышает энергию катушки? Активным сопротивлением катушки
пренебречь.

👇
Ответ:
flexELITE3
flexELITE3
18.03.2020
Для решения этой задачи мы можем использовать формулу для энергии заряженного конденсатора:

E = (1/2) * C * V^2,

где E - энергия конденсатора, C - емкость конденсатора, V - напряжение на конденсаторе.

Также нам дана формула для энергии катушки:

E' = (1/2) * L * I^2,

где E' - энергия катушки, L - индуктивность катушки, I - ток в катушке.

Первоначально, когда конденсатор полностью разряжен, его энергия равна нулю. То есть:

E_начальная = 0.

Мы должны найти момент времени, когда энергия конденсатора вдвое превышает энергию катушки. Пусть это происходит через время t.

Тогда энергия конденсатора в это время будет равна:

E_конденсатора = (1/2) * C * V^2.

А энергия катушки:

E_катушки = (1/2) * L * I^2.

Заметим, что напряжение на конденсаторе связано с током в катушке следующим образом:

V = L * dI/dt,

где dI/dt - изменение тока с течением времени.

Тогда энергия конденсатора и энергия катушки можно переписать через ток I:

E_конденсатора = (1/2) * C * (L * dI/dt)^2,
E_катушки = (1/2) * L * I^2.

Мы хотим найти момент времени, когда E_конденсатора равна 2 * E_катушки. Подставим эти выражения для энергии в уравнение:

(1/2) * C * (L * dI/dt)^2 = 2 * (1/2) * L * I^2.

Упростим это уравнение, перекрестно умножив:

C * (L * dI/dt)^2 = 2 * L * I^2.

Разделим обе части на L * I^2:

C * (dI/dt)^2 = 2.

Теперь мы можем взять квадратный корень от обеих частей уравнения:

dI/dt = sqrt(2/C).

Теперь мы можем интегрировать обе части уравнения по времени, чтобы найти зависимость тока от времени:

∫ dI = ∫ sqrt(2/C) * dt.

Интегрирование левой части дает:

I = sqrt(2/C) * t + C_1,

где C_1 - постоянная интегрирования.

Теперь, чтобы найти постоянную C_1, мы можем использовать начальное условие, что в начальный момент времени ток равен нулю (так как конденсатор полностью разряжен):

I_начальный = 0,
C_1 = 0.

Таким образом, у нас есть окончательное выражение для тока I в зависимости от времени:

I = sqrt(2/C) * t.

Теперь, чтобы найти время t, когда энергия конденсатора вдвое превышает энергию катушки, мы можем подставить это выражение для I в формулу энергии:

E_конденсатора = (1/2) * C * (L * dI/dt)^2.

Подставим I = sqrt(2/C) * t и выразим t:

(1/2) * C * (L * d(sqrt(2/C) * t)/dt)^2 = 2 * (1/2) * L * (sqrt(2/C) * t)^2.

Упростим это уравнение:

(1/2) * C * (L * (d/dt) sqrt(2/C) * t)^2 = L * 2 * t^2.

d/dt sqrt(2/C) * t = 1/2 * sqrt(2/C) * (d/dt) t,

(1/2) * C * (L * 1/2 * sqrt(2/C))^2 = L * 2 * t^2,

C * (L/4C) = 4 * t^2,

t^2 = L/4C,

t = sqrt(L/4C).

Таким образом, время, которое проходит от момента, когда конденсатор полностью разряжен, до момента, когда его энергия вдвое превышает энергию катушки, равно sqrt(L/4C).

Подставляя значения L = 100 мГн и C = 100 пФ:

t = sqrt(100 мГн / (4 * 100 пФ)).

t = sqrt(0.001 с / (4 * 0.0000001 с)).

t = sqrt(0.000001 с) = 0.001 с.

Таким образом, время, которое проходит от момента, когда конденсатор полностью разряжен, до момента, когда его энергия вдвое превышает энергию катушки, равно 0.001 секунде.
4,5(35 оценок)
Проверить ответ в нейросети
Это интересно:
Новые ответы от MOGZ: Физика
logo
Вход Регистрация
Что ты хочешь узнать?
Спроси Mozg
Открыть лучший ответ