4. Запишите закон изменения заряда на обкладках конденсатора от времени, исходя из графика на рисунке 64. Определите заряд в момент времени: а) t_1 = 1,50 мс; б) t_2 = 3,80 мс. Определите амплитудное I_0 значение силы тока.

Дано:

t1=1.50 мс=0.0015 с;t_1=1.50\,мс=0.0015\,с;

t2=3.80 мс=0.0038 с.t_2=3.80\,мс=0.0038\,с.

Найти:

q1−?q_1-?

q2−?q_2-?

I0−?I_0-?

Решение:

Общий вид уравнения электромагнитных колебаний для заряда:

q=q0cos⁡(ωt+φ0),q=q_0\cos (\omega t+\varphi_0),

где qq — заряд в момент времени tt, q0q_0 — амплитуда заряда, ω\omega — циклическая частота колебаний, φ0\varphi_0 — начальная фаза колебаний.

Из графика видно, что q0=20 мКлq_0=20\,мКл и T=4 мс=0.004 сT=4\,мс=0.004\,с тогда:

ω=2πT=2π0.004=500⋅π=1570 рад/с;\omega=\dfrac{2\pi}{T}=\dfrac{2\pi}{0.004}=500\cdot \pi=1570\,рад/с;

q0=0 рад;q_0=0\,рад;

q(t)=20cos⁡(1570t) (Кл);q(t)=20\cos (1570t)\, (Кл);

а)

q1=−20⋅cos⁡(1570⋅1.50)=−14 мКл;q_1=-20\cdot \cos(1570\cdot 1.50)=-14\,мКл;

б)

q2=20⋅cos⁡(1570⋅3.80)=19 мКл;q_2=20\cdot \cos(1570\cdot 3.80)=19\,мКл;

I0=q0ω=0.02⋅500⋅3.14=31.4 А.I_0=q_0\omega =0.02\cdot 500\cdot 3.14=31.4\,А.

Ответ: q(t)=20cos⁡(1570t) (Кл);q1=−14 мКл;q2=19 мКл;I0=31.4 А.q(t)=20\cos (1570t)\,(Кл); q_1=-14\,мКл; q_2=19\,мКл; I_0=31.4\,А.