Консультация № 198138
04.04.2020, 11:40
0.00 руб.
0 5 1
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, решите задачу: Колебательный контур состоит из конденсатора емкостью C = 0,025 мкФ и катушки с индуктивностью L = 1,015 Гн. Омическим сопротивлением цепи следует пренебречь. Конденсатор заряжен количеством электричества q0 = 2,5×10 – 6 Кл. Написать для данного контура уравнения изменения: 1) падения напряжения UL на катушке индуктивности; 3) силы тока в цепи в зависимости от времени.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
04.04.2020, 14:46
общий
Адресаты:
Задача rfpro.ru/question/197039 очень похожа на Вашу задачу. Вы уже видели Решение той задачи и даже одобрили его.
Вам задано "Написать для данного контура уравнения изменения… падения напряжения UL на катушке индуктивности", а в задаче 197039 требовалось описать напряжение на конденсаторе. Поскольку в схеме всего 2 элемента, то эти напряжения равны.

Вам осталось лишь заменить числовые значения и вычислить результат. Сами справитесь?
давно
Посетитель
403855
3
05.04.2020, 11:57
общий
Здравствуйте, хотелось бы небольшое пояснение, то есть сама конечная формула UL., и ко второму вопросу: уравнение изменения силы тока в цепи в зависимости от времени. Спасибо.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
05.04.2020, 12:03
общий
Адресаты:
Щас некогда. Я отправлю Вам Ответ в течение 6…20 часов.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
06.04.2020, 12:24
общий
это ответ
Здравствуйте, egusev81!
Дано: Ёмкость C = 0,025 мкФ = 25·10-9 Ф, индуктивность L = 1,015 Гн,
Начальный заряд q0 = 2,5·10-6 Кл.
Вычислить: напряжене UL(t), ток I(t) .

Решение: Циклическая собственная частота колебаний в контуре равна [$969$]0 = 1 / [$8730$](L·C) = 1 / [$8730$](1,015·25·10-9) = 6278 рад/сек.
Это соответствует радио-технической частоте f = [$969$]0/(2·[$960$]) = 999 Гц или периоду T = 1/f = 1,00 мСек.

Заряд q0 конденсатора ёмкостью C связан с его напряжением формулой
C = q0/Um (см учебную статью "Электромагнитные колебания. ЕГЭ" Ссылка1 )
Заряду q0 соответствует напряжение Um = q0/C = 100 Вольт.
Фраза "Омическим сопротивлением цепи следует пренебречь" в условии задачи означает, что данный контур можно рассчитывать, как идеальный, в котором колебания происходят с его собственной частотой.
Таким образом, напряжение на конденсаторе (оно же и на катушке) изменяется по закону
U(t) = Um·cos([$969$]0·t) = 100·cos(6278·t) Вольт.

Заряд конденсатора изменяется синхронно с его напряжением : q(t) = q0·cos([$969$]0·t)
Для получения силы тока дифференцируем формулу заряда по времени:
I(t) = q'(t) = [q0·cos([$969$]0·t)]' = -q0·[$969$]0·sin([$969$]0·t) = -I0·sin([$969$]0·t) = -0,0157·sin(6278·t) Ампер.
Здесь I0 = q0·[$969$]0 = 15,7 мА - амплитуда тока (и ч-з конденсатор, и ч-з катушку),
-sin([$969$]0·t) означает, что ток ч-з конденсатор опережает по фазе напряжение на нём на угол [$960$]/2 = 90°.
Искомую силу тока можно вычислить также по закону Ома для для переменного тока I[$8594$] = U[$8594$] / Z , где Z = -j·Xc реактивное сопротивление конденсатора. Xc = 1/([$969$]0·C) (см "Закон Ома простым языком" Ссылка2 )

Ответ: падения напряжения на катушке индуктивности UL = 100·cos(6278·t) Вольт ;
сила тока в цепи I(t) = -15,7·sin(6278·t) мА. Графики напряжения и тока прилагаю.

Проверка : Полученное тригонометрическое уравнение означает периодичность состояния контура и в т.ч. повторение напряжения на конденсаторе ч-з целое число периодов. Убедимся, что ч-з 1 период T = 1,00 мС напряжение U(T) на конденсаторе будет равно исходному напряжению U(0) :
U(T) = 100·cos(6278·0,001) = 100·cos(6,28) = 100·cos(2·[$960$]) = 100·1 = 100 В = U(0) . Верно!
Проверяем периодичность тока: I(T) = -15,7·sin(6278·0,001) = -15,7·sin(6,28) = -15,7·sin(2·[$960$]) = 15,7·0 = 0 = I(0) . Проверка успешна!
Решение похожей задачи rfpro.ru/question/197039
5
давно
Посетитель
403855
3
07.04.2020, 14:30
общий
Спасибо большое!
Форма ответа