The solution before revision #18903 of , by igor. This is not the current version.

Условие

11.4.10. Найдите максимальный ток в катушках индуктивности и после замыкания ключа в цепи, изображенной на рисунке. Емкость конденсатора , начальное напряжение на нем .

К задаче $11.4.10$
К задаче

Решение

Для согласования знаков величин нужно выбрать направления токов. Пусть ток через конденсатор направлен вверх, через катушки токи — вниз. Положительно заряженная обкладка конденсатора верхняя.

По второму правилу Кирхгофа для контура (по часовой стрелке)

напряжение на конденсаторе отрицательно, так как при выбранном напрявлении обхода контура напряжение на конденсаторе встречно обходу (положительное направление напряжения от плюса к минусу).

Дифференцируем по предыдущее с учетом (отрицательное изменение заряда на положительной обкладке конденсатора равно положительному заряду, унесенному присоединенным проводом)

По первому правилу Кирхгофа . Тогда

Из второго правила Кирхгофа для контура (по часовой стрелке): , что после интегрирования дает (учтено для постоянной интегрирования, что при имеем и ). Используем это для предыдущего с преобразованиями

что есть уравнение гармонических колебаний

Общее решение:

где и есть постоянные, которые находят из состояний с известными данными.

В нашем случае

Определяем постоянные и . При имеем , то есть .

Для остается

При также знаем в самом первом уравнении , что . Значит , где есть значение производной функции по при . Откуда .

Итак, для тока

Поэтому максимальный ток в первой катушке

что с учетом значения для по дает

Из полученного равенства берем :

что дает после аналогичных рассуждений

Литература

[1] В.В. Можаев. Катушки индуктивности в электрических цепях. «Квант», 1998, №4.

[2] И. Яковлев. Дифференциальные уравнения. Материалы по физике. mathus.ru.

[3] И. Яковлев. Физика. Электромагнитные колебания. mathus.ru.

[2] Зельдович Я.Б. Высшая математика для начинающих физиков и техников. ИТФ Ландау. 1982.

Ответ