Номер 2, страница 159 - гдз по физике 10-11 класс сборник задач Громцева

12. Электромагнитные колебания и волны. 12.2. Колебательный контур - номер 2, страница 159.

Решение.

Решение 2.

Решение

В идеальном колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивности и конденсатора, происходят периодические превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки и обратно.

Рассмотрим момент, когда конденсатор полностью разрядился. В этот момент напряжение на нем равно нулю, а сила тока в цепи максимальна. Вся энергия контура сосредоточена в магнитном поле катушки индуктивности, и ее можно рассчитать по формуле $W_M = \frac{LI_{max}^2}{2}$, где $L$ – индуктивность катушки, а $I_{max}$ – максимальное значение силы тока.

После этого момента ток должен был бы прекратиться, так как источник (заряженный конденсатор) иссяк. Однако этого не происходит из-за явления электромагнитной самоиндукции. Катушка индуктивности обладает свойством противодействовать любому изменению силы тока, протекающего через нее.

Когда ток, достигнув максимума, начинает уменьшаться, изменяется и создаваемое им магнитное поле, а следовательно, и магнитный поток через витки катушки. Согласно закону электромагнитной индукции, это изменение магнитного потока порождает в катушке ЭДС самоиндукции, величина которой определяется формулой $\mathcal{E}_{L} = -L\frac{dI}{dt}$.

Знак «минус» в формуле отражает правило Ленца: возникающая ЭДС самоиндукции всегда направлена так, чтобы противодействовать причине, ее вызывающей. В данном случае причина – уменьшение тока. Поэтому ЭДС самоиндукции направлена так, чтобы поддержать убывающий ток, и катушка на некоторое время сама становится источником тока в контуре.

Этот «поддерживаемый» ток продолжает течь в том же направлении, перезаряжая конденсатор. Заряды накапливаются на его обкладках, но уже в обратной полярности по сравнению с первоначальной. По мере перезарядки конденсатора на нем растет напряжение, направленное против тока, что в итоге приводит к уменьшению тока до нуля. К моменту, когда ток станет равен нулю, конденсатор окажется полностью перезаряжен, и вся энергия магнитного поля катушки перейдет обратно в энергию электрического поля конденсатора. Затем процесс повторится в обратном направлении.

Таким образом, постепенное уменьшение тока после разрядки конденсатора и его последующая перезарядка обусловлены явлением самоиндукции в катушке.

Ответ: Это явление связано с электромагнитной самоиндукцией.