L/C контур — Задание 15 ЕГЭ по физике №00028637

Конденсатор долго был подключён к источнику постоянного напряжения (полностью заряжен, ток равен нулю), а в момент t=0 переключатель К переводят в положение 2, замыкая конденсатор на катушку L. В контуре начинаются свободные электромагнитные колебания.

В момент t=0 ток в контуре ещё нулевой (он не может измениться скачком), значит энергия магнитного поля катушки в этот момент тоже равна нулю. График, который стартует с нуля и даёт два одинаковых горба, ни разу не уходя в отрицательную область, — это график А. Он описывает энергию магнитного поля катушки (вариант 2 в списке).

Заряд же на обкладках конденсатора — величина знакопеременная: та обкладка, что была заряжена определённым знаком при зарядке от источника, разряжается и перезаряжается противоположным знаком, колеблясь с периодом самих колебаний T (не T/2, как энергия). Именно такое поведение — переход через ноль, положительная и отрицательная половины за период T — показывает график Б.

Судя по полярности подключения источника на рисунке (плюс справа), при зарядке правая обкладка конденсатора получает положительный заряд. Поэтому колеблющийся знакопеременный заряд на графике Б — это заряд именно правой обкладки конденсатора (вариант 3).

Итог: график А — энергия магнитного поля катушки (2), график Б — заряд правой обкладки конденсатора (3). И всё сходится: энергия всегда неотрицательна и пульсирует вдвое чаще, а заряд честно меняет знак вместе с перезарядкой конденсатора.