Новая Школа - онлайн-школа подготовки к ЕГЭ
Задача Задача №3248964
А
Аноним
23 мая 2025 00:25 · публичный вопрос
А
Аноним

Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L=0,2 Гн, конденсатора емкостью С=12,8 мкФ. За один период разность потенциалов на обкладках конденсатора уменьшается в…

Запрос пользователя

Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью L=0,2 Гн, конденсатора емкостью С=12,8 мкФ. За один период разность потенциалов на обкладках конденсатора уменьшается в n=1,106 раз. Найти сопротивление R

Ответ нейросети
23 мая 2025 00:25

Давайте разберем задачу шаг за шагом и подробно объясним каждый этап.

Дано:

  • Индуктивность катушки: \(L = 0,2\,\text{Гн}\)
  • Емкость конденсатора: \(C = 12,8\,\text{\textmu Ф} = 12,8 \times 10^{-6}\,\text{Ф}\)
  • За один период разность потенциалов уменьшаетcя в \(n = 1,106\) раз
  • Не указано сопротивление \(R\) — его нужно найти.

Шаг 1: Что происходит в колебательном контуре с сопротивлением?

В колебательном контуре с сопротивлением затухание происходит. Амплитуда колебаний уменьшается экспоненциально со временем.

Если \(A_0\) — начальная амплитуда, то через некоторое время амплитуда равна:

\[ A(t) = A_0 e^{-\frac{R}{2L} t} \]

где \(t\) — время, прошедшее с начала колебаний.


Шаг 2: Связь между амплитудой и изменением разности потенциалов

Поскольку разность потенциалов пропорциональна амплитуде колебаний, то за один полный период \(T\):

\[ A(T) = A_0 \times \frac{1}{n} \]

Т.к. за один период амплитуда уменьшается в \(n\) раз, то:

\[ \frac{A(T)}{A_0} = \frac{1}{n} = e^{-\frac{R}{2L} T} \]


Шаг 3: Найдём период \(T\)

Период колебаний в RLC-конденсаторе с малыми сопротивлениями задается формулой:

\[ T = 2\pi \sqrt{LC} \]

Подставим значения:

\[ L = 0,2\,\text{Гн} \] \[ C = 12,8 \times 10^{-6}\,\text{Ф} \]

Тогда:

\[ T = 2\pi \sqrt{0,2 \times 12,8 \times 10^{-6}} \]

Первым вычислим подкоренное выражение:

\[ 0,2 \times 12,8 \times 10^{-6} = 2,56 \times 10^{-6} \]

Теперь найдём его квадратный корень:

\[ \sqrt{2,56 \times 10^{-6}} \approx 1,6 \times 10^{-3} \]

Следовательно:

\[ T \approx 2\pi \times 1,6 \times 10^{-3} \approx 2 \times 3,1416 \times 1,6 \times 10^{-3} \] \[ T \approx 6,2832 \times 1,6 \times 10^{-3} \approx 0,01005\,\text{с} \]

Или приблизительно:

\[ T \approx 10,05\,\textмс \]


Шаг 4: Найдём сопротивление \(R\)

Используя равенство:

\[ \frac{A(T)}{A_0} = e^{-\frac{R}{2L} T} = \frac{1}{n} \]

И логарифмическое преобразование:

\[ -\frac{R}{2L} T = \ln\left(\frac{1}{n}\right) = -\ln n \]

Отсюда:

\[ \frac{R}{2L} T = \ln n \]

Следовательно:

\[ R = \frac{2L}{T} \ln n \]

Подставим известные значения:

\[ L = 0,2\,\text{Гн} \] \[ T \approx 0,01005\,\textс} \] \[ n = 1,106 \]

Вычислим логарифм:

\[ \ln 1,106 \approx 0,101 \]

Теперь найдём \(R\):

\[ R = \frac{2 \times 0,2}{0,01005} \times 0,101 \] \[ R = \frac{0,4}{0,01005} \times 0,101 \]

Вычислим отношение:

\[ \frac{0,4}{0,01005} \approx 39,8 \]

Тогда:

\[ R \approx 39,8 \times 0,101 \approx 4,02\,\textОм} \]


Ответ:

\[ \boxed{ R \approx 4,02\,\text{\textОм} } \]

Это сопротивление, при котором амплитуда колебаний за один период уменьшается в 1,106 раз.