Проволочный виток радиусом 5 см находится в однородном магнитном поле напряженности Н=2 кА/м. Плоскость витка образует угол 60° с направлением поля. По витку течет ток 4 А. Найти механический момент, действующий на виток.

q = 5*10^-4cos(10^3πt), С= 10 пФ = 10*10^-12 Ф.
1.Найдите:
А) Амплитуду колебаний заряда.
В общем виде уравнение колебаний заряда  q=qm*cos(ωt). Cопоставляя получаем qm=5*10^-4 Кл.
Б) Период. ω= 10^3π. Из ω = 2π/T, T=2π/ω=2π/(10^3π)=2*10^-3 c.
В) Частоту. Из υ=1/T, υ=1/(2*10^-3) =0,5*10^3 Гц= 500 Гц.
Г) Циклическую частоту. ω= 10^3π Гц= 3140 Гц.

 2. Запишите уравнения зависимости напряжения на конденсаторе от времени:     
Из формулы емкости конденсатора  С=q/U имеем
 u(t) = q(t)/C = 
(5*10^-4cos(10^3πt))/(10*10^-12) = 0,5*10^8 cos(10^3πt):

и силы тока в контуре от времени: в общем виде i(t) =q(t) '=Imcos(ωt+π/2) - ток опережает колебания напряжения на конденсаторе на π/2, Im=ω*qm; Im=10^3π*5*10^-4=1,57 A.
Значит i(t) =1,57cos(10^3πt+π/2).

Объяснение:

№1

P = IU = I²R

P1/P2 = ( ( 2I )²( R/4 ) )/( I²R ) = ( I²R )/( I²R ) = 1

№2

η = Рпол./Рзат. * 100%

η = ( I2U2 )/( I1U1 ) 100%

I1 = ( I2U2 )/( ηU1 ) 100%

I1 = ( 9 * 22 )/( 90% * 220 ) 100% = 1 A

№3

λ = Тv

λ = 2π√( LCоб. )v

λ = 2π√( L( C1 + C2 ) )v

λ = 2 * 3,14 √( 10 * 10^-3 ( 360 * 10^-12 + 40 * 10^-12 ) ) 3 * 10^8 = 2 * 3,14 √( 10^-2 ( ( 36 + 4 ) 10^-11 ) 3 * 10^8 = 3768 м

№4

WC( max ) = ( CU( max )² )/2

WL( max ) = ( LI( max )² )/2

W = WC( max ) = WL( max )

( CU( max )² )/2 = ( LI( max )² )/2

CU( max )² = LI( max )²

С = ( LI( max )² )/( U( max )² )

W = WC + WL

W = ( CU² )/2 + ( LI² )/2

( CU( max )² )/2 = ( CU² )/2 + ( LI² )/2

CU( max )² = CU² + LI²

LI( max )² = ( LI( max )²U² )/U( max )² + LI²

LI( max )² = L ( I( max )²U² )/U( max )² + I² )

I( max )² = ( I( max )²U² )/U( max )² + I²

Подставим численные данные и решим уравнение

( 5 * 10^-3 )² = ( ( 5 * 10^-3 )²U²/2² ) + ( 3 * 10^-3 )²

2,5 * 10^-5 = 6,25 * 10^-6U² + 9 * 10^-6

( 25 - 9 ) 10^-6 = 6,25 * 10^-6U²

16 = 6,25U²

U = √( 16/6,25 ) = 1,6 B