Задание 21 ЕГЭ по физике · 0A3039
Зависимость тока от индуктивности
К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с частотой ν.
Индуктивность L катушки колебательного контура можно плавно менять от максимального значения Lmax до минимального Lmin, а ёмкость его конденсатора постоянна.
Ученик постепенно уменьшал индуктивность катушки от максимального значения до минимального и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре всё время возрастала. Опираясь на свои знания по электродинамике, объясните наблюдения ученика.
Индуктивность L катушки колебательного контура можно плавно менять от максимального значения Lmax до минимального Lmin, а ёмкость его конденсатора постоянна.
Ученик постепенно уменьшал индуктивность катушки от максимального значения до минимального и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре всё время возрастала. Опираясь на свои знания по электродинамике, объясните наблюдения ученика.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Амплитуда напряжения источника постоянна, поэтому амплитуда тока определяется полным сопротивлением контура: чем меньше полное сопротивление, тем больше амплитуда тока.
Im=UmZ
Для последовательного контура полное сопротивление равно корню из суммы квадратов активного и реактивного сопротивлений.
Z==
Резонанс возникает при равенстве индуктивного и ёмкостного сопротивлений. Соответствующее значение индуктивности определяется условием.
ωL0=1ωC,L0=1ω2C=14π2ν2C
При уменьшении индуктивности от Lmax до Lmin амплитуда тока всё время возрастает, значит полное сопротивление всё время уменьшается. Это возможно, если значения L находятся правее резонансного значения: при уменьшении L они приближаются к L0.
Lmin≥L0=14π2ν2C
Если бы интервал изменения индуктивности пересекал резонансное значение, амплитуда тока сначала возрастала бы, достигла максимума при L=L0, а затем начала бы уменьшаться. Если бы весь интервал находился левее резонанса, при уменьшении L ток уменьшался бы.
Im=UmZ
Для последовательного контура полное сопротивление равно корню из суммы квадратов активного и реактивного сопротивлений.
Z==
Резонанс возникает при равенстве индуктивного и ёмкостного сопротивлений. Соответствующее значение индуктивности определяется условием.
ωL0=1ωC,L0=1ω2C=14π2ν2C
При уменьшении индуктивности от Lmax до Lmin амплитуда тока всё время возрастает, значит полное сопротивление всё время уменьшается. Это возможно, если значения L находятся правее резонансного значения: при уменьшении L они приближаются к L0.
Lmin≥L0=14π2ν2C
Если бы интервал изменения индуктивности пересекал резонансное значение, амплитуда тока сначала возрастала бы, достигла максимума при L=L0, а затем начала бы уменьшаться. Если бы весь интервал находился левее резонанса, при уменьшении L ток уменьшался бы.
Пример ответа
Амплитуда тока возрастает потому, что при уменьшении L реактивное сопротивление контура уменьшается, а значения индуктивности приближаются к резонансному значению L0 = 1/(4π2ν2 C). Следовательно, весь диапазон изменения индуктивности расположен правее резонанса: Lₘᵢₙ ≥ L0. При дальнейшем уменьшении L полное сопротивление уменьшается, поэтому при постоянной амплитуде напряжения амплитуда тока увеличивается.
Источник: Открытый банк ФИПИ 0A3039
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA21Значения энергии электрона в атоме водорода задаются формулой: <?import namespace = m urn =…Максимальные длины волн серий · 0D14B6
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.