Идеальный колебательный контур состоит из катушки индуктивности и плоского конденсатора, площадь каждой пластины которого 20 см 2 и расстояние между ними 1 см . Определить диэлектрическую проницаемость среды конденсатора если амплитуда силы тока во время колебаний в контуре 0,2 мили Ампер, амплитуда напряжения 10 В, период колебаний 124×10^(-8) секунд
Answers & Comments
Ответ:
Диэлектрическая проницаемость среды конденсатора равна ≈ 2,23
Объяснение:
S = 20 см² = 2·10⁻³ м²
d = 1 см = 0,01 м
[tex]I_{max}[/tex] = 0,2 мА = 2·10⁻⁴ А
[tex]U_{max}[/tex] = 10 В
T = 124·10⁻⁸ с
ε₀ = 8,85·10⁻¹² Ф/м - электрическая постоянная
ε - ?
——————————
Емкость конденсатора:
[tex]C = \dfrac{\epsilon _0\epsilon S}{d} \Longrightarrow \epsilon = \dfrac{Cd}{\epsilon _0S}[/tex]
Индуктивность катушки выразим:
[tex]L = C\dfrac{U_{max}^2}{I_{max}^2}[/tex]
Формула Томпсона для идеального колебательного контура:
[tex]T = 2\pi \sqrt{LC}[/tex]
Подставим L:
[tex]T = 2\pi \sqrt{\dfrac{C^2U_{max}^2}{I_{max}^2}} = 2\pi \dfrac{CU_{max}}{I_{max}}[/tex]
Отсюда выразим C:
[tex]C = \dfrac{TI_{max}}{2\pi U_{max}}[/tex]
[tex]\boxed{\epsilon = \dfrac{TI_{max}d}{2\pi U_{max}\epsilon _0S}}[/tex]
Расчет:
ε = 124·10⁻⁸ с · 2·10⁻⁴ А · 0,01 м / (2·3,14 · 10 В · 8,85·10⁻¹² Ф/м · 2·10⁻³ м²) ≈ 2,23