ID: 00026016
Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент $t=0$ переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б отражают изменения физических величин, характеризующих электромагнитные колебания в контуре после этого ( T – период колебаний).
Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимость которых от времени эти графики могут отражать.
К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
ГРАФИКИ ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ А) Б)
1) заряд левой обкладки конденсатора
2) энергия электрического поля конденсатора
3) сила тока в катушке
4) энергия магнитного поля катушки А Б 1 2 3 4 1 2 3 4
Источник: ФИПИ
Конденсатор идеального колебательного контура долго был подключён к источнику постоянного напряжения — значит перед переключением он полностью заряжен, а тока в цепи ещё нет: заряд на обкладках максимален, ток равен нулю. В момент t=0 переключатель K переводят в положение 2, конденсатор замыкают на катушку, и в контуре начинаются свободные электромагнитные колебания.
После переключения энергия начинает перетекать туда-обратно между конденсатором и катушкой с периодом, вдвое меньшим периода самих колебаний T — то есть каждая из энергий (электрического и магнитного поля) успевает вырасти от нуля до максимума и обратно дважды за время T.
В момент t=0 весь запас энергии сосредоточен в электрическом поле конденсатора (заряд максимален), а энергия магнитного поля катушки равна нулю (тока ещё нет). Поэтому график энергии магнитного поля катушки должен начинаться с нуля, доходить до максимума и снова падать до нуля — именно так выглядит график А: он стартует от нуля и даёт два одинаковых горба за время T.
График Б, наоборот, стартует с максимума (конденсатор ведь был полностью заряжен) и дважды опускается до нуля за то же время T — это график энергии электрического поля конденсатора.
Итог: график А — энергия магнитного поля катушки (4), график Б — энергия электрического поля конденсатора (2). И всё сходится: энергия просто перекачивается туда-обратно между катушкой и конденсатором, ни на миг не пропадая — их сумма всё время постоянна.