L/C контур — Задание 13 ЕГЭ по физике №00014766
L/C контур
№2. Задание 13
ID: 00014766
Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью $C_1=1$ мкФ и катушки индуктивности $L=0{,}01$ Гн. Какой должна быть ёмкость конденсатора, чтобы циклическая частота колебаний энергии конденсатора увеличилась на $\Delta\omega=2\cdot10^{4}$ с$^{-1}$?
Источник: Сборник Гиголо
Решение
Идея
Собственная частота контура $\omega_0=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}$. Но спрашивают про частоту колебаний энергии конденсатора. Энергия пропорциональна $q^2$, а $q\sim\cos(\omega_0 t)$, поэтому $q^2\sim\cos^2(\omega_0 t)=\tfrac12\big(1+\cos(2\omega_0 t)\big)$ — энергия колеблется с удвоенной частотой $\omega_W=2\omega_0=\dfrac{2}{\sqrt{LC}}$.
Считаем
Начальная частота энергии: $\omega_{W1}=\dfrac{2}{\sqrt{LC_1}}=\dfrac{2}{\sqrt{0{,}01\cdot10^{-6}}}=2\cdot10^{4}$ с$^{-1}$.
Новая частота: $\omega_{W2}=\omega_{W1}+\Delta\omega=2\cdot10^{4}+2\cdot10^{4}=4\cdot10^{4}$ с$^{-1}$.
Из $\omega_{W2}=\dfrac{2}{\sqrt{LC_2}}$ выражаем ёмкость: $C_2=\dfrac{4}{L\,\omega_{W2}^{2}}=\dfrac{4}{0{,}01\cdot(4\cdot10^{4})^{2}}=2{,}5\cdot10^{-7}$ Ф $=0{,}25$ мкФ.
Ответ
Другие задания по теме «L/C контур» (8)
- Задание 13 №00043050 — Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью C и катушки…
- Задание 13 №00043049 — Идеальный колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью C и катушки…
- Задание 13 №00025948 — В таблице показано, как менялся ток в катушке идеального колебательного контура…
- Задание 13 №00025947 — В таблице показано, как менялся ток в катушке идеального колебательного контура…
- Задание 13 №00025944 — В таблице показано, как изменялся заряд одной из обкладок конденсатора в…
- Задание 13 №00025943 — В двух идеальных колебательных контурах с одинаковой индуктивностью происходят…
- Задание 13 №00025940 — Конденсатор, заряженный до напряжения U индекс 0, в первый раз подключили к…
- Задание 13 №00025936 — Период собственных электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре…