Максимальное напряжение в колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивностью L = 5 мкГ и конденсатора емкостью С = 13330 пФ, равно U0 = 1,2 В. Сопротивление ничтожно мало. Определить: а) действующее значение тока в контуре; б) максимальное значение магнитного потока, если число витков катушки п = 28.
а) Для колебательного контура с постоянной резонансной частотой справедливо следующее соотношение между максимальными значениями тока (I_0) и напряжения (U_0):
[I_0 = \frac{U_0}{X_L} = \frac{U_0}{\omega L}]
где (X_L = \omega L) - индуктивное сопротивление контура, (\omega = 2\pi f) - угловая частота.
Для нахождения угловой частоты (\omega) воспользуемся формулой для резонансной частоты:
а) Для колебательного контура с постоянной резонансной частотой справедливо следующее соотношение между максимальными значениями тока (I_0) и напряжения (U_0):
[I_0 = \frac{U_0}{X_L} = \frac{U_0}{\omega L}]
где (X_L = \omega L) - индуктивное сопротивление контура, (\omega = 2\pi f) - угловая частота.
Для нахождения угловой частоты (\omega) воспользуемся формулой для резонансной частоты:
[f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}]
[f = \frac{1}{2\pi\sqrt{5 \cdot 10^{-6} \cdot 13330 \cdot 10^{-12}}} \approx 11344 \, Гц]
(\omega = 2\pi \cdot 11344 \approx 71217 \, рад/с)
Таким образом, действующее значение тока в контуре:
[I_0 = \frac{1,2}{71217 \cdot 5 \cdot 10^{-6}} \approx 0,3357 \, А]
б) Максимальное значение магнитного потока (\Phi_{max}) в катушке можно найти по формуле:
[\Phi_{max} = L \cdot I_0 = 5 \cdot 10^{-6} \cdot 0,3357 \approx 1,6785 \cdot 10^{-6} \, Вб]
Ответ: а) действующее значение тока в контуре около 0,3357 А; б) максимальное значение магнитного потока около (1,6785 \cdot 10^{-6}) Вб.