РУҚА
25

Решение: Заряд конденсатора в контуре

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Электростатика и конденсаторы
ПовышеннаяФИПИ071894Развёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 4 шага
Условие

Сила тока в идеальном колебательном контуре меняется со временем так, как показано на рисунке. Определите заряд конденсатора в момент времени $t = 3\ \text{мкс}$.

reshai.online d9a2efea6538 0,6 0,4 0,2 0 −0,2 −0,4 −0,6 2 4 6 8 10 12 14 I, А t, мкс
Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

4 шага
1

По графику амплитуда силы тока равна $I_{\max}=0{,}6\ \text{А}$. Период колебаний равен интервалу между соседними максимумами: $T=10-2=8\ \text{мкс}$.

$$T=8\cdot10^{-6}\ \text{с}$$
2

Циклическая частота колебаний равна:

$$\omega=\frac{2\pi}{T}=\frac{2\pi}{8\cdot10^{-6}}=\frac{\pi}{4\cdot10^{-6}}\ \text{с}^{-1}$$
3

Так как $I=\dfrac{dq}{dt}$, при зависимости $I=I_{\max}\sin(\omega t)$ заряд имеет вид:

$$q(t)=-\frac{I_{\max}}{\omega}\cos(\omega t)$$

В момент $t=3\ \text{мкс}$ аргумент косинуса равен $\omega t=\dfrac{3\pi}{4}$, поэтому:

$$q=-\frac{0{,}6}{\pi/(4\cdot10^{-6})}\cos\frac{3\pi}{4}=\frac{2{,}4\cdot10^{-6}}{\pi}\cdot\frac{\sqrt{2}}{2}\approx5{,}4\cdot10^{-7}\ \text{Кл}$$
Ответ

$q\approx5{,}4\cdot10^{-7}\ \text{Кл}$, или $0{,}54\ \text{мкКл}$

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Используют период $T=4\ \text{мкс}$ вместо полного периода $8\ \text{мкс}$.

Забывают, что сила тока является производной заряда по времени.

Не учитывают знак заряда при интегрировании зависимости силы тока.

Закрепить приёмВ теме «Электростатика и конденсаторы» ещё 120 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 25 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 4 шага: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электростатика и конденсаторы»: в ней 121 задача, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.