Идеальный колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L = 0,2 Гн и конденсатора емкостью C = 10 мкФ. В момент, когда напряжение на конденсаторе u = 1 В, сила тока в контуре i = 0,01 А. Какова максимальная сила тока в этом контуре?
Физика 11 класс Колебательные процессы в электрических цепях
Чтобы найти максимальную силу тока в идеальном колебательном контуре, нам нужно использовать закон сохранения энергии. В таком контуре энергия сохраняется между электрическим полем конденсатора и магнитным полем катушки.
Энергия, хранящаяся в конденсаторе, может быть рассчитана по формуле:
где U_c - энергия конденсатора, C - емкость конденсатора, u - напряжение на конденсаторе.
Подставим известные значения:
Теперь рассчитываем:
Теперь найдем максимальную силу тока. Максимальная энергия в катушке индуктивности (магнитное поле) будет равна:
где U_L - энергия катушки, L - индуктивность катушки, I_max - максимальная сила тока.
Так как энергия в конденсаторе и катушке равны, мы можем приравнять их:
Подставим значения:
Теперь решим это уравнение для I_max:
Таким образом, максимальная сила тока в данном контуре составляет примерно 0,00707 А или 7,07 мА.