Для решения задачи необходимо использовать формулу резонансной частоты колебательного контура, которая связана с длиной волны, индуктивностью и электроемкостью. Колебательный контур состоит из катушки индуктивности и конденсатора, и его резонансная частота определяется формулой:
[
f = \frac{1}{2 \pi \sqrt{L C}}
]
где:
- ( f ) — резонансная частота,
- ( L ) — индуктивность катушки,
- ( C ) — электроемкость конденсатора.
Также, частота связана с длиной волны через скорость света:
[
f = \frac{c}{\lambda}
]
где:
- ( c \approx 3 \times 10^8 \, \text{м/с} ) — скорость света в вакууме,
- ( \lambda ) — длина волны.
Для данной задачи, длина волны (\lambda = 300 \, \text{м}). Подставим это значение в формулу для частоты:
[
f = \frac{3 \times 10^8}{300} = 1 \times 10^6 \, \text{Гц}
]
Теперь подставим значения ( f ) и ( L ) в формулу резонансной частоты, чтобы выразить электроемкость ( C ):
[
1 \times 10^6 = \frac{1}{2 \pi \sqrt{100 \times 10^{-3} \cdot C}}
]
Перенесем все, кроме ( C ), в одну сторону уравнения и возведем в квадрат:
[
(2 \pi \times 10^6)^2 = \frac{1}{100 \times 10^{-3} \cdot C}
]
[
(2 \pi \times 10^6)^2 \cdot 100 \times 10^{-3} = \frac{1}{C}
]
[
C = \frac{1}{(2 \pi \times 10^6)^2 \cdot 100 \times 10^{-3}}
]
Теперь вычислим значение ( C ):
[
C = \frac{1}{4 \pi^2 \times 10^{12} \times 100 \times 10^{-3}}
]
[
C = \frac{1}{4 \pi^2 \times 10^{11}}
]
Приблизительно:
[
C \approx \frac{1}{39.478 \times 10^{11}} \approx 2.53 \times 10^{-12} \, \text{Ф}
]
Таким образом, электроемкость конденсатора в контуре составляет приблизительно ( 2.53 \, \text{пФ} ).