Катушка индуктивностью L замыкают на конденсатор емкостью С1, при этом
в полученном колебательном контуре возникают колебания с частотой υ1 = 50 Гц. Если
эту же катушку замкнуть на конденсатор с емкостью С2, то частота возникающих
колебаний станет υ2 = 100 Гц. Какой частоты возникнут колебания в контуре, если
конденсаторы емкостью С1 и С2 соединить последовательно, и подключить
к используемой катушке индуктивности?
Answers & Comments
Ответ:
В контуре возникнут колебания частотой приблизительно 111,8 Гц
Объяснение:
Дано:
[tex]L[/tex]
[tex]C_{1}[/tex]
[tex]\nu_{1} =[/tex] 50 Гц
[tex]C_{2}[/tex]
[tex]\nu_{2} =[/tex] 100 Гц
Найти:
[tex]\nu_{12} \ - \ ?[/tex]
----------------------------------
Решение:
По формуле Томсона:
[tex]\boxed{T = 2\pi \sqrt{LC} }[/tex] - период колебаний
[tex]\nu = \dfrac{1}{T} = \dfrac{1}{2\pi \sqrt{LC} }[/tex]
[tex]\bigg(\nu \bigg)^{2} = \bigg( \dfrac{1}{2\pi \sqrt{LC} } \bigg)^{2}[/tex]
[tex]\nu^{2} = \dfrac{1}{4\pi ^{2}LC} \Longrightarrow \boxed{ C = \dfrac{1}{4\pi ^{2}\nu^{2}L} }[/tex]
При последовательном соединении конденсаторов:
[tex]\dfrac{1}{C_{12}} = \dfrac{1}{C_{1}} +\dfrac{1}{C_{2}}[/tex]
[tex]\dfrac{1}{C_{12}} = \dfrac{C_{1} +C_{2}}{C_{1}C_{2}} \Longrightarrow C_{12} = \dfrac{C_{1}C_{2}}{C_{1} +C_{2}}[/tex]
[tex]C_{12} = \dfrac{C_{1}C_{2}}{C_{1} +C_{2}} = \dfrac{\dfrac{1}{4\pi ^{2}\nu_{1}^{2}L} \cdot \dfrac{1}{4\pi ^{2}\nu_{2}^{2}L}}{\dfrac{1}{4\pi ^{2}\nu_{1}^{2}L} + \dfrac{1}{4\pi ^{2}\nu_{2}^{2}L}} = \dfrac{\dfrac{1}{4\pi ^{2}\nu_{1}^{2}L} \cdot \dfrac{1}{4\pi ^{2}\nu_{2}^{2}L}}{\dfrac{1}{4\pi ^{2}L} \bigg(\dfrac{1}{\nu_{1}^{2}} + \dfrac{1}{\nu_{2}^{2}} \bigg)} =[/tex][tex]= \dfrac{\dfrac{1}{4\pi ^{2}\nu_{1}^{2}L} \cdot \dfrac{1}{4\pi ^{2}\nu_{2}^{2}L}}{\dfrac{1}{4\pi ^{2}L} \bigg(\dfrac{\nu_{2}^{2} + \nu_{1}^{2}}{\nu_{1}^{2}\nu_{2}^{2}} \bigg)} = \dfrac{4\pi ^{2}L\nu_{1}^{2}\nu_{2}^{2}}{4\pi ^{2}\nu_{1}^{2}L \cdot 4\pi ^{2}\nu_{2}^{2}L(\nu_{1}^{2} + \nu_{2}^{2})} =\dfrac{1}{4\pi ^{2}L(\nu_{1}^{2} + \nu_{2}^{2})}[/tex]
--------------------------------------------------------------------------------------------------
Частота контура состоящего из конденсаторов ёмкостью [tex]C_{1}[/tex] и [tex]C_{2}[/tex].
[tex]\nu_{12} = \dfrac{1}{2\pi \sqrt{LC_{12}} } = \dfrac{1}{2\pi \sqrt{L \cdot\dfrac{1}{4\pi ^{2}L(\nu_{1}^{2} + \nu_{2}^{2})}} } = \dfrac{1}{\dfrac{2 \pi}{2 \pi}\sqrt{\dfrac{1}{\nu_{1}^{2} + \nu_{2}^{2}} } } =[/tex]
[tex]= \dfrac{\dfrac{1}{1} }{\dfrac{1}{\sqrt{\nu_{1}^{2} + \nu_{2}^{2}} } } =\sqrt{\nu_{1}^{2} + \nu_{2}^{2}}[/tex].
[tex]\boxed{ \boldsymbol{ \nu_{12}= \sqrt{\nu_{1}^{2} + \nu_{2}^{2}} } }[/tex]
[tex]\nu_{12} =[/tex] √(2500 Гц² + 10 000 Гц²) [tex]\approx[/tex] 111,8 Гц
Ответ: [tex]\nu_{12} \approx[/tex] 111,8 Гц.