Как изменится полная энергия контура после удаления диэлектрика из межпластинного пространства в
Объяснение: Для понимания изменения полной энергии контура при удалении диэлектрика из межпластинного пространства, рассмотрим основные свойства колебательного контура. В колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивности L и плоского конденсатора с емкостью C, энергия хранится в магнитном поле катушки и электрическом поле конденсатора. Величина полной энергии контура W определяется следующим образом:
W = (1/2) * L * I^2 + (1/2) * C * V^2,
где I — амплитуда тока, V — амплитуда напряжения.
При наличии диэлектрика в межпластинном пространстве конденсатора его емкость увеличивается, что приводит к увеличению полной энергии контура. Однако, при условии быстрого удаления диэлектрика из контура в момент, когда сила тока становится нулевой, происходит следующее:
1. В начальный момент сила тока I > 0, полная энергия контура W1 = (1/2) * L * I^2 + (1/2) * C * V1^2, где V1 — напряжение на конденсаторе.
2. При удалении диэлектрика и снижении силы тока до нуля, энергия магнитного поля катушки уменьшается до нуля, так как сила тока является источником магнитного поля.
3. В результате, полная энергия контура после удаления диэлектрика становится равной энергии электрического поля конденсатора W2 = (1/2) * C * V2^2, где V2 — новое напряжение на конденсаторе.
Таким образом, полная энергия контура изменится с W1 на W2 после удаления диэлектрика из межпластинного пространства.
Пример использования:
Пусть изначально сила тока в колебательном контуре составляет 1 А, а напряжение на конденсаторе равно 10 В. После удаления диэлектрика, новое напряжение на конденсаторе составляет 20 В. Тогда изменение полной энергии контура будет равно:
W2 — W1 = (1/2) * C * V2^2 — (1/2) * L * I^2 — (1/2) * C * V1^2.
Совет: Для лучшего понимания изменения полной энергии в колебательном контуре, рекомендуется изучить основные принципы работы электрических контуров, закон Ома, формулы для расчета энергии магнитного и электрического полей.
Упражнение: В колебательном контуре с индуктивностью L = 2 Гн и емкостью C = 4 Ф работает сила тока I = 3 А. Напряжение на конденсаторе составляет V = 5 В. Найдите полную энергию контура.