Для того чтобы найти индуктивность катушки в колебательном контуре при заданных параметрах, нам нужно воспользоваться формулой для периода свободных электромагнитных колебаний в контуре. Эта формула выглядит следующим образом:
[ T = 2\pi \sqrt{LC} ]
где:
- ( T ) — период колебаний,
- ( L ) — индуктивность катушки,
- ( C ) — ёмкость конденсатора,
- ( \pi ) — математическая постоянная (примерно 3,14159).
Нам известны следующие параметры:
- ( T = 0,2 ) с,
- ( C = 2,5 ) мкФ = ( 2,5 \times 10^{-6} ) Ф.
Необходимо найти индуктивность ( L ). Для этого нужно выразить ( L ) из формулы периода колебаний:
[ T = 2\pi \sqrt{LC} ]
Квадратим обе стороны уравнения:
[ T^2 = (2\pi)^2 LC ]
[ T^2 = 4\pi^2 LC ]
Теперь выразим индуктивность ( L ):
[ L = \frac{T^2}{4\pi^2 C} ]
Подставляем известные значения:
[ L = \frac{(0,2)^2}{4\pi^2 \times 2,5 \times 10^{-6}} ]
Сначала вычислим числитель и знаменатель отдельно:
( T^2 = (0,2)^2 = 0,04 ) с²
( 4\pi^2 \times 2,5 \times 10^{-6} )
( \pi^2 \approx 9,87 )
[ 4 \pi^2 \approx 39,48 ]
[ 4 \pi^2 \times 2,5 \times 10^{-6} = 39,48 \times 2,5 \times 10^{-6} ]
[ 39,48 \times 2,5 = 98,7 ]
[ 98,7 \times 10^{-6} = 9,87 \times 10^{-5} ]
Теперь подставляем эти значения в формулу для индуктивности:
[ L = \frac{0,04}{9,87 \times 10^{-5}} ]
[ L = \frac{0,04}{0,0000987} ]
[ L \approx 405,26 ] Гн
Таким образом, индуктивность катушки должна быть примерно 405,26 миллигенри (мГн) или 0,405 Гн для того, чтобы период колебаний в контуре составлял 0,2 секунды.