L/C контур — Задание 15 ЕГЭ по физике №00043072

Что тут происходит. Пока переключатель $K$ стоял в положении 1, конденсатор долго был подключён к источнику и полностью зарядился. По схеме видно, какая обкладка как заряжена: левая обкладка соединена с клеммой «−» источника, а правая через переключатель — с клеммой «+». Значит, правая обкладка заряжена положительно, её заряд $+q_0$. В момент $t=0$ переключатель перевели в положение 2 — конденсатор замкнули на катушку, и в контуре начались свободные колебания: конденсатор разряжается через катушку, перезаряжается, и так далее.

Что в момент $t=0$. Заряд конденсатора максимален, энергия электрического поля конденсатора максимальна. Ток через катушку в первый миг равен нулю: катушка не даёт току появиться мгновенно (самоиндукция), поэтому и энергия магнитного поля катушки $\dfrac{LI^2}{2}$ в этот момент ноль.

График А. Начинается с нуля, поднимается до максимума, опускается до нуля, и так два раза за период $T$, ниже нуля не уходит. Это энергия магнитного поля катушки: $W_L=\dfrac{LI^2}{2}$ ноль в начале (тока нет), максимальна через четверть периода, когда конденсатор разрядился и ток наибольший, и вновь равна нулю через полпериода. Сила тока не подходит — она меняет знак. Энергия конденсатора не подходит — она в начале максимальна. Под буквой А — цифра 2.

График Б. Начинается с максимума выше нуля, через полпериода достигает такого же значения ниже нуля, к моменту $T$ возвращается. Знакопеременная величина с максимумом в начале — заряд правой обкладки: $q=q_0\cos\dfrac{2\pi t}{T}$. Через полпериода конденсатор полностью перезарядится, и на правой обкладке окажется $-q_0$. Энергия конденсатора не подходит (она не бывает отрицательной), сила тока — тоже (в начале она ноль). Под буквой Б — цифра 1.

Проверим себя законом сохранения энергии: в идеальном контуре $W_C+W_L=\text{const}$. Когда график А в максимуме ($t=\dfrac T4$), конденсатор должен быть разряжен — и график Б в этот момент как раз пересекает ноль.