Колебательный контур — тренажёр для 11 класса

Колебательный контур — это простейшая система, в которой возникают электромагнитные колебания. Он состоит из катушки и конденсатора. Энергия переходит из электрического поля (в конденсаторе) в магнитное (в катушке) и обратно. В тренажёре задания построены на формуле Томсона.

🚀 Попробовать без регистрации 📝 Задачи с решениями ⚔️ Вызвать на дуэль

Что проверяет эта тема

  • Понимать, что такое колебательный контур.
  • Применять формулу Томсона для периода.
  • Переводить единицы (мкФ, мГн).
  • Понимать превращение энергии.

Формулы и правила

Что ищем Формула Обозначения
Формула Томсона $T = 2π√(L \cdot C)$ T — период (с), L — индуктивность (Гн), C — ёмкость (Ф).
Частота $ν = 1 / T$ Обратная величина к периоду.
Энергия $W = CU²/2 = LI²/2$ Переходит от конденсатора к катушке.

Разбор задачи по шагам

Задача: Найдите период колебаний в контуре с индуктивностью 2 мГн и ёмкостью 8 мкФ.

Шаг 1. Переводим единицы в СИ. L = 2 мГн = 2 · 10⁻³ Гн. C = 8 мкФ = 8 · 10⁻⁶ Ф.

Шаг 2. Записываем формулу Томсона. T = 2π√(L · C). Почему: Период зависит от того, насколько быстро энергия переходит из конденсатора в катушку и обратно.

Шаг 3. Считаем под корнем. L · C = 2 · 10⁻³ · 8 · 10⁻⁶ = 16 · 10⁻⁹ = 1,6 · 10⁻⁸.

Шаг 4. Извлекаем корень. √(1,6 · 10⁻⁸) = 4 · 10⁻⁴.

Шаг 5. Умножаем на 2π. T = 2 · 3,14 · 4 · 10⁻⁴ ≈ 25,12 · 10⁻⁴ = 2,512 · 10⁻³ с. Ответ: T ≈ 2,5 мс.

Ещё один разбор

Задача. $L = 5.73e-01$ Гн, $C = 7.46e-04$ Ф. Период (с)?

1
Формула Томсона: $T = 2\pi\sqrt{LC}$.
$L = 5.73e-01$ Гн, $C = 7.46e-04$ Ф
2
Вычисляем.
$T \approx 1.30e-01$ с

Ответ: 1.30e-01

Типичные ошибки

Ошибка: Забывают перевести мкФ в Фарады
Почему: Подставляют 8 вместо 8·10⁻⁶
Как проверить: Приставка «микро» означает 10⁻⁶. Обязательно переводите перед подстановкой.
Ошибка: Путают индуктивность и ёмкость
Почему: Не смотрят на буквы
Как проверить: L — индуктивность (катушка). C — ёмкость (конденсатор).
Ошибка: Забывают про 2π
Почему: Считают только корень
Как проверить: Формула Томсона: T = 2π√(LC). 2π — обязательная часть.

Типы задач в тренажёре

В тренажёре:

  • Период по L и C.
  • Частота по периоду.
  • Перевод единиц (мкФ, мГн).
  • Энергия контура.

Все ответы с проверкой.

Кому и когда это нужно

Тема изучается в 11 классе. В ЕГЭ по физике это задание № 16 и № 26.

Родителям: объясните на примере качелей. Конденсатор — это поднятые качели (запас энергии). Катушка — это раскачивание (движение). Энергия переходит из одного в другое, и качели качаются с определенным периодом.

Частые вопросы

Почему колебания затухают?

В реальном контуре есть сопротивление проводов. Часть энергии тратится на нагрев, и колебания постепенно исчезают.

Что такое резонанс?

Это когда частота внешнего воздействия совпадает с собственной частотой контура. Амплитуда колебаний резко возрастает.

Примеры задач

$L = 1.35e-01$ Гн, $C = 8.47e-04$ Ф. Период (с)?
Ответ: 6.73e-02
$L = 9.56e-01$ Гн, $C = 9.48e-04$ Ф. Период (с)?
Ответ: 1.89e-01
$L = 2.39e-01$ Гн, $C = 5.44e-04$ Ф. Период (с)?
Ответ: 7.16e-02

Готовы попробовать свои силы?

В тренажёре задачи проверяются автоматически, а после ошибки показывается пошаговое решение.

Перейти к задачам

Смежные темы

Период маятников Электромагнитные волны Трансформатор