К колебательному контуру (с постоянной индуктивностью L и переменной емкостью C) подключен источник переменного напряжения с частотой ν. Ученик плавно увеличивал емкость конденсатора от Cmin до Cmax и обнаружил, что амплитуда силы тока в контуре постоянно возрастала. Объясните это наблюдение, используя законы электродинамики.
Решение
Собственная частота контура: ν0=2πLC1При увеличении C от Cmin до Cmax частота ν0 уменьшается от ν0,max=2πLCmin1 до ν0,min=2πLCmax1.
Максимальная амплитуда тока достигается при резонансе: ν=ν0В данном эксперименте резонанс не был достигнут, так как амплитуда тока росла на всем интервале изменения C.
Постоянный рост амплитуды означает, что частота источника ν была меньше минимальной собственной частоты: ν<ν0,min При увеличении C частота ν0 приближалась к ν, усиливая резонансный эффект, но не достигала его.
Импеданс контура: Z=R2+(ωL—ωC1)2 уменьшался по мере роста C, что увеличивало амплитуду тока.
Ответ: Амплитуда тока росла, потому что частота источника ν была ниже минимальной собственной частоты контура. Увеличение емкости приближало ν0 к ν, усиливая резонансный эффект.