Задание 14

Электродинамика: анализ процессов (изменение величин) · 75 заданий

Задание №14
№14
Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника постоянного напряжения и реостата. Катушка № 2 помещена внутрь катушки № 1 и замкнут…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
По гладким параллельным горизонтальным проводящим рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Образовавшийся к…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
Две маленькие закреплённые бусинки, расположенные в точках А и В, несут на себе заряды + q > 0 и - 2 q соответственно (см. рисунок). Из приведённого н…
Взаимодействие зарядов
Задание №14
№14
На рисунке приведён график зависимости силы тока I от времени t в колебательном контуре, образованном конденсатором и катушкой, индуктивность которой…
Колебательный контур
Задание №14
№14
Проволочная рамка площадью 60 см² помещена в однородное магнитное поле так, что плоскость рамки перпендикулярна вектору индукции B. Проекция B_n индук…
Закон электромагнитной индукции Фарадея
Задание №14
№14
От деревянного кольца №1 отодвигают южный полюс полосового магнита, а от медного кольца №2 — северный полюс такого же магнита (см. рис.). Из приведённ…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
От деревянного кольца №1 отодвигают южный полюс полосового магнита, а от медного кольца №2 — северный полюс такого же магнита (см. рис.). Из приведённ…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
Незаряженное металлическое тело, продольное сечение которого показано на рисунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью E. Из приве…
Проводники в электростатическом поле
Задание №14
№14
Проволочная рамка площадью 60 см² помещена в однородное магнитное поле так, что плоскость рамки перпендикулярна вектору индукции B. Проекция B_n индук…
Поток вектора магнитной индукции
Задание №14
№14
На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведённому графику. Н…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
Незаряженное металлическое тело, продольное сечение которого показано на рисунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью Е. Из приве…
Проводники в электростатическом поле
Задание №14
№14
На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведённому графику. Н…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции

Задание №14 — Электромагнитные колебания. Колебательный контур

На рисунке приведён график зависимости силы тока I от времени t в колебательном контуре, образованном конденсатором и катушкой, индуктивность которой равна 0,3 Гн.

Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения.

1) Максимальное значение энергии электрического поля конденсатора равно 21,6 мкДж.
2) В момент времени 3 мс заряд конденсатора равен нулю.
3) Период электромагнитных колебаний в контуре равен 4 мс.
4) За первые 6 мс энергия магнитного поля катушки достигла своего максимума 2 раза.
5) В момент времени 2 мс энергия электрического поля конденсатора достигает своего минимума.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

Дано: $L=0{,}3\ \text{Гн}$ . По графику сила тока меняется по гармоническому закону с амплитудой $I_m=6\ \text{мА}=6\cdot 10^{-3}\ \text{А}$ ; ток обращается в нуль в моменты 0, 2, 4, 6 мс, а полное колебание укладывается за $T=4\ \text{мс}$ .

В идеальном колебательном контуре полная энергия сохраняется, поэтому максимальная энергия электрического поля конденсатора равна максимальной энергии магнитного поля катушки:

$W_{\max}=\frac{LI_m^2}{2}=\frac{0{,}3\cdot\left(6\cdot 10^{-3}\right)^2}{2}=5{,}4\cdot 10^{-6}\ \text{Дж}=5{,}4\ \text{мкДж}.$

1) Максимальная энергия поля конденсатора равна 5,4 мкДж, а не 21,6 мкДж. Неверно.

2) В момент $t=3\ \text{мс}$ сила тока максимальна по модулю, значит вся энергия сосредоточена в катушке, а заряд конденсатора равен нулю. Верно.

3) По графику период колебаний $T=4\ \text{мс}$ . Верно.

4) Энергия магнитного поля $W_L=\dfrac{Li^2}{2}$ максимальна при максимальном $\left|i\right|$ , то есть в моменты 1, 3 и 5 мс — три раза, а не два. Неверно.

5) В момент $t=2\ \text{мс}$ ток равен нулю, вся энергия сосредоточена в конденсаторе, поэтому энергия его электрического поля максимальна, а не минимальна. Неверно.

Ответ: 23