Школьник изучает свободные электромагнитные колебания. В его распоряжении имеется пять колебательных контуров с различными катушками индуктивности и конденсаторами, характеристики которых указаны в таблице. № контура Максимальное напряжение на конденсаторе, В Электроёмкость конденсатора C, мкФ Индуктивность L, мГн 1 9 1 5 2 6 2 10 3 12 2 15 4 6 1 10 5 9 1 15 Какие два колебательных контура необходимо взять школьнику для того, чтобы на опыте исследовать зависимость частоты свободных колебаний заряда конденсатора в контуре от индуктивности катушки? В ответе запишите номера выбранных контуров.

Исследование… — Задание 20 ЕГЭ по физике №00047922

Задание №20. Эксперимент

Исследование Зависимости

№2. Задание 20

ID: 00047922

Школьник изучает свободные электромагнитные колебания. В его распоряжении имеется пять колебательных контуров с различными катушками индуктивности и конденсаторами, характеристики которых указаны в таблице.

№ контура	Максимальное напряжение на конденсаторе, В	Электроёмкость конденсатора $$C$$ , мкФ	Индуктивность $$L$$ , мГн
1	9	1	5
2	6	2	10
3	12	2	15
4	6	1	10
5	9	1	15

Какие два колебательных контура необходимо взять школьнику для того, чтобы на опыте исследовать зависимость частоты свободных колебаний заряда конденсатора в контуре от индуктивности катушки?

В ответе запишите номера выбранных контуров.

Источник: Сборник Демидовой 2020

Решение

Что тут происходит: заряд на конденсаторе колеблется — перетекает с одной обкладки на другую через катушку. Нужно выбрать два контура, на которых видно, как частота этих колебаний зависит от катушки.

Частота свободных колебаний — по формуле Томсона:

$\nu=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$

Шаг 1. Индуктивность $$L$$ у пары разная, а ёмкость $$C$$ — одинаковая, иначе частота изменится и из-за конденсатора.

Шаг 2. Максимальное напряжение на конденсаторе в формулу не входит: оно задаёт только размах колебаний. Но правило честного опыта — у двух установок отличается ровно одна величина, та, которую исследуем. Поэтому напряжение у пары тоже берём одинаковым: тогда разницу в опытах нельзя будет списать ни на что, кроме катушки.

Шаг 3. Ёмкость $$2$$ мкФ у контуров 2 и 3: катушки разные, но и напряжения разные ( $$6$$ и $$12$$ В) — отличаются две величины, пара не чистая. Ёмкость $$1$$ мкФ у контуров 1, 4 и 5 (индуктивности $$5$$ , $$10$$ и $$15$$ мГн). Сравниваем напряжения: $$9$$ В у контура 1, $$6$$ В у контура 4, $$9$$ В у контура 5. Одинаковые напряжения — у контуров 1 и 5.

Итог: контуры 1 и 5.

Проверим себя: у пары 1–5 ёмкость $$1$$ мкФ и напряжение $$9$$ В совпадают, отличается только индуктивность: $$5$$ и $$15$$ мГн.

Ответ

Другие задания по теме «Исследование Зависимости» (8)