ID: 00026047
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 отображают изменения физических величин, характеризующих электромагнитные колебания в контуре после этого ( T – период колебаний).
Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут отображать.
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) энергия магнитного поля катушки
2) сила тока в катушке
3) заряд левой обкладки конденсатора
4) заряд правой обкладки конденсатора 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 контуре ещё нет. В момент t=0 переключатель K переводят в положение 2, конденсатор замыкают на катушку L, и начинаются свободные электромагнитные колебания.
График А стартует с нуля, даёт два одинаковых горба за время T и никогда не уходит в отрицательную область. Такое поведение характерно для энергии: энергия магнитного поля катушки в момент t=0 равна нулю (тока ещё нет), а затем колеблется между нулём и максимумом с периодом T/2. Это график энергии магнитного поля катушки (вариант 1).
График Б тоже стартует с нуля, но, в отличие от энергии, он меняет знак — сначала положительная часть, потом отрицательная. Из оставшихся вариантов только сила тока может быть отрицательной величиной (заряд обкладки конденсатора, наоборот, должен стартовать с максимума, ведь конденсатор был полностью заряжен, а не с нуля). Значит график Б — это сила тока в катушке (вариант 2).
Итог: график А — энергия магнитного поля катушки (1), график Б — сила тока в катушке (2). И всё сходится: энергия всегда неотрицательна и пульсирует вдвое чаще периода колебаний, а ток честно меняет направление вместе с перезарядкой конденсатора.