Global EE

Исследование… — Задание 20 ЕГЭ по физике №00047983

Задание №20. Эксперимент

Исследование Зависимости

№2. Задание 20

ID: 00047983

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

№ контура

Максимальная сила тока в катушке, А

Электроёмкость конденсатора $C$, мкФ

Индуктивность катушки $L$, мГн

1

0,09

1

5

2

0,06

2

10

3

0,12

1

15

4

0,06

1

10

5

0,09

1

15

Какие два колебательных контура необходимо взять школьнику для того, чтобы на опыте исследовать зависимость частоты свободных колебаний силы тока в контуре от электроёмкости конденсатора?

В ответе запишите номера выбранных контуров.

Источник: Сборник Демидовой 2020

Решение

Что тут происходит: ток в контуре колеблется, и частота этих колебаний зависит от «начинки» контура — катушки и конденсатора. Надо подобрать два контура, на которых видно влияние именно конденсатора.

Частоту свободных колебаний даёт формула Томсона:

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

Частота зависит от индуктивности $L$ и ёмкости $C$. А от максимальной силы тока не зависит: она говорит лишь о том, насколько сильно раскачали колебания (их размах).

Шаг 1. Ёмкость у пары должна быть разной, а индуктивность — одинаковой, иначе частота изменится и из-за катушки.

Шаг 2. Смотрим столбец ёмкостей: $1$ мкФ у контуров 1, 3, 4, 5 и $2$ мкФ только у контура 2. Любая пара из контуров с ёмкостью $1$ мкФ не годится — ёмкость в ней не меняется. Значит, контур 2 обязан войти в пару.

Шаг 3. У контура 2 индуктивность $10$ мГн. Ищем контур с той же индуктивностью: это контур 4 ($10$ мГн, $1$ мкФ).

Итог: контуры 2 и 4.

Проверим себя: у пары 2–4 одинаковы индуктивность ($10$ мГн) и даже максимальная сила тока ($0{,}06$ А), различается только ёмкость: $2$ и $1$ мкФ.

Ответ

24
Другие задания по теме «Исследование Зависимости» (8)