Ασκήσεις φυσικής γ λυκείου

Κάντε κλικ εδώ για να δείτε ένα σετ ερωτήσεων πολλαπλής επιλογής πάνω στις ηλεκτρικές ταλαντώσεις.

Κάντε κλικ εδώ για να δείτε ένα σετ 15 ερωτήσεων τύπου Σωστού-Λάθους στις ηλεκτρικές ταλαντώσεις.

Ιδανικό κύκλωμα LC αποτελείται από πυκνωτή χωρητικότητας C=4μF και ιδανικό πηνίο με συντελεστή αυτεπαγωγής L=10mH. Ο πυκνωτής έχει φορτιστεί μέσω πηγής με ΗΕΔ Ε=4V και τη χρονική στιγμή t=0 συνδέεται με το πηνίο. Να υπολογίσετε τους ρυθμούς μεταβολής της ενέργειας του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου και να τις παραστήσετε γραφικά σε συνάρτηση με το χρόνο σε κοινό διάγραμμα

Απάντηση:

Πυκνωτής χωρητικότητας C=40μF φορτίζεται σε τάση V=100V. Στη συνέχεια οι οπλισμοί του πυκνωτή συνδέονται στα άκρα ιδανικού πηνίου με συντελεστή αυτεπαγωγής L=0,9Η και τη χρονική στιγμή t=0 το κύκλωμα ξεκινά να ταλαντώνεται.

i) Ποιο είναι το μέγιστο φορτίο που απέκτησε ο πυκνωτής κατά τη φόρτισή του και ποια η περίοδος και η γωνιακή συχνότητα του κυκλώματος LC που προέκυψε;

ii) Να γραφούν οι εξισώσεις φορτίου-χρόνου και έντασης ρεύματος-χρόνου

iii) Ποιο είναι το φορτίο του πυκνωτή τις στιγμές που η ενέργεια ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή είναι ίση με την ενέργεια μαγνητικού πεδίου στο πηνίο;

iv) Ποια χρονική στιγμή η ενέργεια ηλεκτρικού πεδίου γίνεται για πρώτη φορά ίση με την ενέργεια μαγνητικού πεδίου;

Απάντηση:

Πυκνωτής χωρητικότητας C=40μF φορτίζεται σε τάση V=100V. Στη συνέχεια ο πυκνωτής συνδέεται στα άκρα ιδανικού πηνίου με συντελεστή αυτεπαγωγής L=0,9H, και τη χρονική στιγμή t=0 το κύκλωμα ξεκινά να εκτελεί ηλεκτρικές ταλαντώσεις.

α. Ποιο είναι το μέγιστο φορτίο που απέκτησε ο πυκνωτής

κατά τη φόρτισή του και ποια είναι η περίοδος και η γωνιακή συχνότητα του κυκλώματος LC;

β. Να γραφούν οι εξισώσεις φορτίου και έντασης ρεύματος σε συνάρτηση με το χρόνο

γ. Ποιο είναι το φορτίο του πυκνωτή τις στιγμές που η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή είναι ίση με την ενέργεια μαγνητικού πεδίου στο πηνίο;

δ. Ποια χρονική στιγμή η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου γίνεται για πρώτη φορά ίση με την ενέργεια του μαγνητικού πεδίου;

Απάντηση:

Ιδανικό κύκλωμα ηλεκτρικών ταλαντώσεων περιλαμβάνει πυκνωτή με χωρητικότητα C=2μF, πηνίο με συντελεστή αυτεπαγωγής L=20mH και ανοικτό διακόπτη. Αρχικά φέρνουμε τον πυκνωτή σε επαφή με πηγή τάσης V=300V, με αποτέλεσμα να φορτισθεί ο πυκνωτής. Τη χρονική στιγμή t=0 κλείνουμε το διακόπτη, οπότε το κύκλωμα ξεκινά να ταλαντώνεται. Να βρεθούν:

α. Η χρονική στιγμή t1 κατά την οποία η ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή έχει υποτετραπλασιαστεί για δεύτερη φορά

β. Για την παραπάνω χρονική στιγμή t1 να βρείτε την ένταση του ρεύματος, την ενέργεια του μαγνητικού πεδίου του πηνίου καθώς και το ρυθμό μεταβολής της έντασης του ρεύματος

Απάντηση:

Ιδανικό κύκλωμα LC, με L=0,1H, εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις και τη χρονική στιγμή t=0 είναι q=Q και i=0. Αν γνωρίζουμε ότι το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο διαδοχικών εξισώσεων της ενέργειας του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου είναι Δt=4π*10^(-4) sec, να βρεθεί η χωρητικότητα του πυκνωτή.

Απάντηση:

Κύκλωμα LC εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις με περίοδο Τ=π/500 s. Τη χρονική στιγμή t=0 το φορτίο του πυκνωτή είναι Q=0,5μC.

α. Να υπολογίσετε τη μέγιστη ένταση του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο

β. Να υπολογίσετε το φορτίο του πυκνωτή τη χρονική στιγμή κατά την οποία η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο είναι i=0,003 A

γ. Να υπολογίσετε το φορτίο του πυκνωτή τις χρονικές στιγμές κατά τις οποίες η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου είναι ίση με την ενέργεια του ηλεκτρικού πεδίου

Απάντηση