Global EE

L/C контур — Задание 15 ЕГЭ по физике №00017746

Задание №15. Электродинамика. Установление Соответствия

L/C контур

№2. Задание 15

ID: 00017746

В электрической цепи, схема которой изображена на рисунке, ключ $K$ длительное время был замкнут. В момент времени $t=0$ ключ $K$ размыкают. Приведённые ниже графики А) и Б) представляют изменения физических величин, характеризующих электромагнитные колебания, возникшие после этого в контуре ($T$ — период указанных колебаний). Сопротивлением катушки можно пренебречь.

Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.

На графике А величина всё время неотрицательна и совершает два колебания за время $T$ (период графика $T/2$), в начальный момент равна нулю. На графике Б величина меняет знак, совершает одно колебание за период $T$ и в момент $t=0$ находится в наибольшем (положительном) значении.

ГРАФИК: А), Б)

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
1) Сила тока в катушке
2) Энергия магнитного поля катушки
3) Энергия электрического поля конденсатора
4) Заряд на левой обкладке конденсатора

Рисунок к заданию 15 ЕГЭ по физике — L/C контур

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

Пока ключ был долго замкнут, через катушку шёл установившийся постоянный ток (катушка для постоянного тока — просто провод), а конденсатор был не заряжен. В момент размыкания ключа этот ток оказывается «запертым» в контуре $LC$ и начинаются колебания. В $t=0$ ток в катушке максимален, а заряд (и энергия) конденсатора равны нулю. Признаки графика те же: энергия не бывает отрицательной и имеет период $T/2$.

График А

Кривая неотрицательна, период $T/2$ — это энергия, и она стартует с нуля. В $t=0$ конденсатор не заряжен, поэтому с нуля начинается именно энергия электрического поля конденсатора $W_C\sim q^2$. Значит, А — вариант 3.

График Б

Кривая меняет знак, период $T$ — это ток или заряд. В $t=0$ ток максимален (он «достался» контуру от источника), а заряд равен нулю. График Б стартует с максимума, значит это сила тока в катушке — вариант 1.

Ответ

31

Видеоразбор

Другие задания по теме «L/C контур» (8)