25

Решение: Максимальный ток в контуре

ЕГЭ · Физика · Задание 25 · Колебания и волны
ПовышеннаяФИПИC0F0B7Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 4 шага
Условие

В колебательном контуре, активное сопротивление которого равно нулю, происходят свободные электромагнитные колебания с периодом $T = 50{,}24\ \text{мкс}$ и максимальным напряжением на конденсаторе $U_{\max}$. Зависимость энергии электрического поля конденсатора от разности потенциалов между его обкладками в пределах от $0$ до $U_{\max}$ приведена на графике. Определите максимальное значение силы тока в контуре.

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

В момент максимального напряжения вся энергия контура сосредоточена в электрическом поле конденсатора. По графику при $U_{\max}=200\ \text{В}$ получаем $E_{\max}=0{,}8\ \text{мДж}=8\cdot10^{-4}\ \text{Дж}$.

$$E_{\max}=\dfrac{CU_{\max}^2}{2}$$
2

В момент максимальной силы тока энергия контура сосредоточена в магнитном поле катушки.

$$E_{\max}=\dfrac{LI_{\max}^2}{2}$$
3

Из формул для гармонических колебаний $\omega=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}=\dfrac{2\pi}{T}$ следует выражение для максимального тока:

$$I_{\max}=\omega CU_{\max}=\dfrac{2\pi}{T}\cdot\dfrac{2E_{\max}}{U_{\max}}=\dfrac{4\pi E_{\max}}{TU_{\max}}$$

Подставим значения:

$$I_{\max}=\dfrac{4\pi\cdot8\cdot10^{-4}}{50{,}24\cdot10^{-6}\cdot200}\approx1\ \text{А}$$
Ответ

Максимальная сила тока в контуре равна $1\ \text{А}$.

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

Где здесь ошибаются

Считывают с графика энергию $0{,}8\ \text{Дж}$ вместо $0{,}8\ \text{мДж}$.

Используют период в микросекундах без перевода в секунды.

Приравнивают энергию конденсатора и катушки без учёта того, что максимальные значения напряжения и тока достигаются в разные моменты времени.

Закрепить приёмВ теме «Колебания и волны» ещё 168 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 «Колебания и волны»: в ней 169 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.