ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 20.1
Тема: Примеры решения задач по теме «гармонические электромагнитные колебания»
Физика — Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.
Вера Лапина, методист по физике Шпаргача обновлено 11 сентября 2026
Условие
Энергия электромагнитного поля в контуре (L=0,1 Гн, C=0,9 мкФ) равна 1,8 мДж. К контуру на короткое время подключают источник напряжением 5 В. Определить изменение амплитудного значения силы тока, идущего через катушку.
Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.
Пошаговое решение
План решения
Задача сводится к сравнению двух состояний колебательного контура. Сначала нужно найти амплитудное значение тока I1 в исходном состоянии, когда вся энергия W1 сосредоточена в магнитном поле катушки (или распределена между полем и конденсатором, но полная энергия сохраняется). Затем, после подключения источника напряжения U, на конденсаторе появится дополнительный заряд, что изменит полную энергию системы до W2. Из новой полной энергии найдем новое амплитудное значение тока I2. Искомая величина — разность ΔI=|I2-I1|.
Вычисление
1. Найдем начальную амплитуду тока I1. В момент, когда ток максимален, напряжение на конденсаторе равно нулю, и вся энергия контура запасена в магнитном поле катушки:
W1=LI21/2Отсюда выразим I1:
I1=2W1/LПодставим числовые значения (W1=1,8·10-3 Дж, L=0,1 Гн):
I1=2·1,8·10-3/0,1=3,6·10-3/10-1=36·10-3·10=0,36=0,6 А2. Определим новую полную энергию W2 после подключения источника. Источник напряжением U=5 В заряжает конденсатор до напряжения U. Энергия, запасенная в электрическом поле конденсатора при этом напряжении, равна:
WE=CU2/2Эта энергия добавляется к уже имеющейся в контуре энергии W1 (так как источник совершает работу по перемещению заряда против поля или вдоль него, увеличивая общий запас энергии системы). Таким образом, новая полная энергия:
W2=W1+CU2/2Подставим данные (C=0,9·10-6 Ф, U=5 В):
CU2/2=0,9·10-6·52/2=0,9·10-6·25/2=22,5·10-6/2=11,25·10-6 Дж =0,01125 мДжПереведем W1 в джоули для удобства: W1=1,8·10-3 Дж. Тогда:
W2=1,8·10-3+0,01125·10-3=1,81125·10-3 ДжЗаметим, что добавленная энергия очень мала по сравнению с начальной (0,011 мДж против 1,8 мДж).
3. Найдем новую амплитуду тока I2. Максимальный ток достигается, когда вся энергия W2 переходит в магнитное поле катушки:
W2=LI22/2impliesI2=2W2/L I2=2·1,81125·10-3/0,1=36,225·10-3=0,036225≈0,1903 А?Проверка вычисления корня: 0,036225. Так как 0,192=0,0361, то результат близок к 0,19. Но давайте посмотрим внимательнее на порядок величин. I1=0,6 А. I21=0,36. W1→I21→0,36. W2 чуть больше W1. Значит I2 должно быть чуть больше 0,6 А.
Пересчитаем I2 точнее:
I2=2·1,81125·10-3/0,1=36,225·10-3·10=0,36225 0,36225≈0,60187 А4. Найдем изменение амплитуды тока:
ΔI=I2-I1=0,60187-0,6=0,00187 А ≈1,9 мАПроверка и анализ результата
Изменение энергии за счет подключения источника составило около 0,6% от начальной энергии. Соответственно, изменение амплитуды тока (которая пропорциональна квадратному корню из энергии) будет примерно в два раза меньше относительного изменения энергии, то есть около 0,3%. 0,3% от 0,6 А составляет 0,0018 А. Результат согласуется с оценкой. Амплитуда тока немного возросла.
а) ΔI≈1,9 мА
В условии не указано направление подключения источника относительно фазы колебаний, но обычно под 'изменением амплитудного значения' понимается разница между новыми и старыми амплитудами эффективных значений максимального тока. Считаем, что источник просто добавляет энергию системе. Если бы источник подключался так, чтобы гасить колебания, задача была бы сложнее и требовала бы фазового анализа, но стандартная трактовка таких задач в школьном курсе — сравнение энергетических уровней.
Как решение?
Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.
У вас другое условие?
Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.
Частые вопросы
Это точный номер 20.1 из моего учебника?
Номер совпадает с учебником «Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.
Какой ответ в задании 20.1?
Краткий ответ: а) I 1,9 мА.
Как пользоваться этим разбором?
Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.
Какой учебник имеется в виду?
«Физика», Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.; под редакцией Парфентьевой Н.А.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 20. Примеры решения задач по теме «гармонические электромагнитные колебания».
Можно ли списать ответ без решения?
Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.