Для решения задачи по колебательному контуру, нам нужно сначала рассмотреть заданное уравнение для заряда ( q(t) ):
[ q(t) = 2 \cdot 10^{-6} \cos(10^4 \pi t) ]
- Амплитуда колебаний заряда ( ( q_0 ) ):
Амплитуда колебаний заряда — это максимальное значение функции ( q(t) ). В данном случае, амплитуда прямо видна из уравнения:
[ q_0 = 2 \cdot 10^{-6} \, \text{Кл} ]
- Период колебаний ( ( T ) ):
Для нахождения периода колебаний, нам нужно определить частоту угловую ( \omega ):
[ \omega = 10^4 \pi \, \text{рад/с} ]
Период ( T ) связан с угловой частотой ( \omega ) следующим образом:
[ T = \frac{2\pi}{\omega} = \frac{2\pi}{10^4 \pi} = \frac{2\pi}{10^4 \pi} = \frac{1}{5000} \, \text{с} ]
- Частота колебаний ( ( \nu ) ):
Частота ( \nu ) связана с периодом ( T ) следующим образом:
[ \nu = \frac{1}{T} = 5000 \, \text{Гц} ]
- Уравнение зависимости напряжения на конденсаторе от времени ( ( V(t) ) ):
Напряжение на конденсаторе ( V(t) ) связано с зарядом ( q(t) ) и ёмкостью ( C ):
[ V(t) = \frac{q(t)}{C} ]
Подставим значения:
[ V(t) = \frac{2 \cdot 10^{-6} \cos(10^4 \pi t)}{1 \cdot 10^{-6}} = 2 \cos(10^4 \pi t) \, \text{В} ]
Итак, уравнение напряжения:
[ V(t) = 2 \cos(10^4 \pi t) \, \text{В} ]
- Уравнение зависимости силы тока от времени ( ( I(t) ) ):
Сила тока ( I(t) ) — это производная заряда ( q(t) ) по времени:
[ I(t) = \frac{dq(t)}{dt} ]
Рассчитаем производную заряда:
[ q(t) = 2 \cdot 10^{-6} \cos(10^4 \pi t) ]
[ \frac{dq(t)}{dt} = 2 \cdot 10^{-6} \cdot (-10^4 \pi) \sin(10^4 \pi t) = -2 \cdot 10^4 \pi \cdot 10^{-6} \sin(10^4 \pi t) ]
[ I(t) = -2 \cdot 10^{-2} \pi \sin(10^4 \pi t) \, \text{А} ]
Таким образом, уравнение для силы тока:
[ I(t) = -2 \cdot 10^{-2} \pi \sin(10^4 \pi t) \, \text{А} ]
Подведём итоги:
- Амплитуда колебаний заряда ( q_0 = 2 \cdot 10^{-6} \, \text{Кл} )
- Период колебаний ( T = \frac{1}{5000} \, \text{с} )
- Частота колебаний ( \nu = 5000 \, \text{Гц} )
- Уравнение напряжения на конденсаторе ( V(t) = 2 \cos(10^4 \pi t) \, \text{В} )
- Уравнение силы тока в контуре ( I(t) = -2 \cdot 10^{-2} \pi \sin(10^4 \pi t) \, \text{А} )