ID: 00015483
В таблице показано, как менялся ток I в катушке идеального колебательного контура с течением времени t (см. рисунок).
Найдите ёмкость конденсатора, если индуктивность катушки равна L=4 мГн. Ответ дайте в нанофарадах, округлите до десятых.

Источник: Сборник Гиголо
Перед нами идеальный колебательный контур — связка катушки и конденсатора, в которой ток свободно «качается» туда-сюда, как маятник. Период этих колебаний задаёт формула Томсона: T=2\pi\sqrt{LC}. Индуктивность L нам дана, значит, если мы вытащим из таблицы период T, то сможем выразить ёмкость C.
Смотрим, как ведёт себя ток. В момент t=0 он равен 4\cdot10^{-3} А — это его наибольшее значение (амплитуда). Дальше ток спадает до нуля при t=2\cdot10^{-6} с, доходит до -4\cdot10^{-3} А при t=4\cdot10^{-6} с, снова проходит через ноль и возвращается к прежнему максимуму +4\cdot10^{-3} А при t=8\cdot10^{-6} с.
Полный «круг» колебания — от максимума до следующего такого же максимума. Значит, период:
T=8\cdot10^{-6} с.
(Промежуточные значения \pm2{,}83\cdot10^{-3} А — это как раз 4/\sqrt{2}, то есть ток в моменты «между» — лишнее подтверждение, что колебание ровное, синусоидальное.)
Возводим формулу Томсона в квадрат и выражаем C:
T^{2}=4\pi^{2}LC \;\Rightarrow\; C=\dfrac{T^{2}}{4\pi^{2}L}.
Подставляем T=8\cdot10^{-6} с и L=4\cdot10^{-3} Гн:
C=\dfrac{(8\cdot10^{-6})^{2}}{4\pi^{2}\cdot4\cdot10^{-3}}=\dfrac{64\cdot10^{-12}}{1{,}58\cdot10^{-1}}\approx4{,}05\cdot10^{-10}\ \text{Ф}.
Переводим в нанофарады (1 нФ =10^{-9} Ф): C\approx0{,}405 нФ. Округляем до десятых.
Ответ: C\approx0{,}4 нФ.