Колебательный контур и энергия
5/10В электрической цепи, схема которой приведена на рисунке, вначале один из конденсаторов заряжен до напряжения \(U_0 = 10\) В, а второй не заряжен. Ключ замыкают. Определите модуль скорости изменения силы тока \(\left|\dfrac{di}{dt}\right|\) в цепи в момент, когда энергия, запасенная в катушке, равна половине энергии запасенной в конденсаторах. Индуктивность катушки \(L = 57{,}7\) мГн.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаНапряжение на катушке равно разности напряжений на конденсаторах, а их сумма сохраняется (закон сохранения заряда). Запишите ещё и закон сохранения энергии с заданным условием.
Ответ\(\left|\dfrac{di}{dt}\right| = \dfrac{U_0}{\sqrt{3}\,L} = 100\) А/с.
РешениеПо закону сохранения заряда после замыкания ключа \(U_0 = U_1 + U_2\), при этом \(-L\dfrac{di}{dt} = U_1 - U_2\).

Закон сохранения энергии, с учетом условия, имеет вид: \[\frac{C U_0^2}{2} = \frac{3}{2}\left(\frac{C U_1^2}{2} + \frac{C U_2^2}{2}\right).\] Решая систему, получим \(U_1 = \dfrac{3 \pm \sqrt{3}}{6}U_0\) и \(U_2 = \dfrac{3 \mp \sqrt{3}}{6}U_0\), откуда \[\left|\frac{di}{dt}\right| = \frac{U_0}{\sqrt{3}\,L} = 100 \text{ А/с}.\]
Похожие задачи
- Разряд конденсатора на две катушки МОШ 2012/13, 11 кл.
- Амплитуда напряжения в контуре МОШ 2012/13, 11 кл.
- Разряд конденсатора на катушку МОШ 2013/14, 7-11 кл.
- Заряд за шестую часть периода МОШ 2012/13, 11 кл.
- Кружатся диски ВсОШ 2022/23, 11 кл.