Для решения задачи нам необходимо определить длину волны электромагнитного излучения, связанного с колебательным контуром, который включает в себя конденсатор и катушку индуктивности.
Дано:
- Ёмкость конденсатора ( C = 2 \, \text{пФ} = 2 \times 10^{-12} \, \text{Ф} ).
- Скорость изменения силы тока в катушке индуктивности ( \frac{di}{dt} = 4 \, \text{А/с} ).
- ЭДС индукции ( \varepsilon = 0,04 \, \text{В} ).
Первым шагом определим индуктивность катушки ( L ) с использованием закона электромагнитной индукции. ЭДС индукции в катушке выражается через индуктивность и скорость изменения тока следующим образом:
[
\varepsilon = -L \frac{di}{dt}
]
Подставим известные значения в формулу и решим уравнение относительно ( L ):
[
0,04 = L \cdot 4
]
[
L = \frac{0,04}{4} = 0,01 \, \text{Гн}
]
Теперь, зная значения ( C ) и ( L ), вычислим собственную частоту колебаний контура ( \omega_0 ) с использованием формулы:
[
\omega_0 = \frac{1}{\sqrt{L \cdot C}}
]
Подставим найденные значения:
[
\omega_0 = \frac{1}{\sqrt{0,01 \, \text{Гн} \times 2 \times 10^{-12} \, \text{Ф}}}
]
[
\omega_0 = \frac{1}{\sqrt{2 \times 10^{-14}}} = \frac{1}{\sqrt{2} \times 10^{-7}}
]
[
\omega_0 = \frac{1}{1,414 \times 10^{-7}} \approx 7,07 \times 10^6 \, \text{рад/с}
]
Определим частоту ( f ), используя связь между угловой и линейной частотами:
[
f = \frac{\omega_0}{2\pi}
]
[
f = \frac{7,07 \times 10^6}{2 \times 3,14159} \approx 1,125 \times 10^6 \, \text{Гц}
]
Теперь находим длину волны ( \lambda ) с использованием формулы для длины волны в зависимости от частоты:
[
\lambda = \frac{c}{f}
]
где ( c ) — скорость света (( c \approx 3 \times 10^8 \, \text{м/с} )).
[
\lambda = \frac{3 \times 10^8}{1,125 \times 10^6} \approx 266,67 \, \text{м}
]
Таким образом, длина волны электромагнитного излучения колебательного контура составляет примерно 266,67 метров.