ID: 00028605
Конденсатор колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент $t=0$ переключатель К переводят из положения 1 в положение 2. На графиках А и Б представлены изменения физических величин, характеризующих свободные электромагнитные колебания в контуре после этого ( T – период колебаний).
Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять.
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 правой обкладки конденсатора
4) энергия электрического поля конденсатора А Б 1 2 3 4 1 2 3 4
Источник: ФИПИ
Конденсатор 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, и в контуре начинаются свободные электромагнитные колебания.
График А стартует с максимума, дважды за время T опускается до нуля и снова поднимается, оставаясь всегда неотрицательным. Так ведёт себя энергия электрического поля конденсатора: в момент t=0 она максимальна (конденсатор был полностью заряжен), а затем колеблется между нулём и максимумом с периодом T/2. Это график энергии электрического поля конденсатора (вариант 4).
График Б стартует с нуля и меняет знак — сначала положительная часть, потом отрицательная. Единственная величина в списке, которая может быть отрицательной, — это сила тока, а в момент t=0 она действительно равна нулю (конденсатор был заряжен, но тока ещё не было). Значит график Б — это сила тока в катушке (вариант 2).
Итог: график А — энергия электрического поля конденсатора (4), график Б — сила тока в катушке (2). И всё сходится: энергия никогда не бывает отрицательной и пульсирует вдвое чаще периода колебаний, а ток честно меняет направление вместе с перезарядкой конденсатора.