колебательный контур состоит из двух конденсаторов и двух катушек. в некоторый момент сила тока в контуре равна нулю, а напряжения на конденсаторах равны значениям, указанным на рисунке. пренебрегая активным сопротивлением контура, найдите максимальное значение силы тока в цепи. индуктивности катушек и емкости конденсаторов известны. решение: 1. прежде всего, обращаем внимание на то, что активное сопротивление у контура отсутствует, значит, колебания являются незатухающими, и мы можем применить закон сохранения энергии. сумма электрических энергий конденсаторов в начальный момент времени (магнитная энергия в начальный момент времени равна нулю, так как сила тока равна нулю) равна сумме электрических энергий конденсаторов и магнитных энергий катушек в любой другой момент времени колебаний: так как катушки соединены последовательно, сила тока в них в любой момент времени будет одинаковой. 2. поскольку система конденсаторов является замкнутой, то мы можем применить закон сохранения электрического заряда: здесь использована известная формула, связывающая электрический заряд на обкладках конденсатора с электроемкостью конденсатора и напряжением на его обкладках. 3. наибольшую трудность в этой ученики испытывают при анализе состояния в тот момент, когда сила тока в цепи максимальна. если сила тока в цепи максимальна, то согласно закону самоиндукции: эдс самоиндукции на катушках должны быть в этот момент равны нулю (производная переменной величины равна нулю, если величина достигла экстремума). согласно закону ома для полной цепи, сумма падений напряжений в замкнутом контуре должна быть равна сумме эдс. следовательно, значения напряжений на конденсаторах в момент, когда сила тока в цепи максимальна равны: 4. составляем систему из двух уравнений с двумя неизвестными и решаем ее относительно максимальной силы тока: для закрепления необходимо решить еще несколько , меняя условия, чтобы учащиеся могли применить свои умения в новой ситуации. например, пусть самостоятельно решат следующую : в некоторый момент времени в колебательном контуре протекает ток силой i0. первый конденсатор незаряжен, напряжение второго указано на рисунке. пренебрегая активным сопротивлением контура, найдите максимальное значение силы тока в цепи. индуктивности катушек и емкости конденсаторов известны.
1) определим конечную скорость, зная, что начальная скорость v₀=0 м/с.
h=(v₀²-v²)gt
на высоте 20 м кинетическая энергия ек=0, т.к. это функция скорости, а начальная скорость v₀=0 м/с. найдем потенциальную энергию на высоте h=20 м:
ек=mgh=60*10*20=12000 дж=12 кдж.
по закону сохранения энергии: е=ек+еп, т.е. на высоте h=20 м е=еп=12 кдж. т.е. полная энергия равна 12 кдж.
следовательно, перед падением на землю, когда потенциальная энергия еп=0, кинетическая энергия будет равна ек=е-еп=12-0=12 кдж.
подставим это значение в формулу:
ек=mv²/2
12000=60*v²/2
24000=60*v²
v²=24000/60
v²=400
v=√400
v=20 м/с.
ответ: v=20 м/с.
Поделитесь своими знаниями, ответьте на вопрос:
Если подсоединить шланг к водопроводному крану и пустить воду полным напором, то лежащий на земле конец шланга начнет двигаться.почему так происходит ?