ID: 00014768
Колебательный контур радиоприёмника настроен на длину волны 500 м. Индуктивность катушки контура 3 мкГн. В контуре используется плоский воздушный конденсатор, расстояние между пластинами которого d. Максимальная напряжённость электрического поля конденсатора в ходе колебаний 3 В/м, максимальный ток в катушке индуктивности равен 0{,}27 мА. Определите расстояние между обкладками конденсатора. Ответ дайте в мм.
Источник: Сборник Гиголо
Длина волны, на которую настроен контур, связана с периодом собственных колебаний: \lambda=cT=c\cdot2\pi\sqrt{LC}. Отсюда найдём ёмкость C. Затем по закону сохранения энергии свяжем амплитуду напряжения U_m с амплитудой тока I_m, а зная, что в плоском конденсаторе U=Ed, найдём d=\dfrac{U_m}{E_m}.
Из \lambda=2\pi c\sqrt{LC} выразим C=\dfrac{\lambda^2}{4\pi^2c^2 L}.
C=\dfrac{500^2}{4\pi^2\cdot(3\cdot10^8)^2\cdot3\cdot10^{-6}}\approx2{,}35\cdot10^{-8} Ф.
Максимумы энергий равны: \dfrac{CU_m^2}{2}=\dfrac{LI_m^2}{2}\;\Rightarrow\;U_m=I_m\sqrt{\dfrac{L}{C}}.
U_m=0{,}27\cdot10^{-3}\sqrt{\dfrac{3\cdot10^{-6}}{2{,}35\cdot10^{-8}}}\approx0{,}27\cdot10^{-3}\cdot11{,}3\approx3{,}05\cdot10^{-3} В.
В плоском конденсаторе поле однородно: U_m=E_m d\;\Rightarrow\;d=\dfrac{U_m}{E_m}=\dfrac{3{,}05\cdot10^{-3}}{3}\approx1{,}0\cdot10^{-3} м =1 мм.
Ответ: d\approx1 мм.