ID: 00028637
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. Графики А и Б отображают 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 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) модуль напряжения на конденсаторе 2) энергия магнитного поля катушки 3) заряд правой обкладки конденсатора 4) заряд левой обкладки конденсатора А Б 1 2 3 4 1 2 3 4
Источник: ФИПИ
Ситуация та же, что и в похожей задаче с колебательным контуром: 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.