Номер 3, страница 20 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Какую величину для электромагнитных колебаний можно сопоставить с трением в процессе механических колебаний? Между какими разными физическими явлениями рассматриваются аналогии на основании этих величин?

В процессе механических колебаний трение выполняет роль диссипативной силы, то есть силы, приводящей к потере (рассеиванию) энергии системы и, как следствие, к затуханию колебаний. Энергия механических колебаний при этом переходит в тепловую энергию.

Аналогичную роль в процессе электромагнитных колебаний в колебательном контуре играет электрическое сопротивление ($R$). В реальном колебательном контуре всегда присутствует сопротивление (сопротивление проводов катушки индуктивности, соединительных проводов и т.д.). При прохождении электрического тока через резистор электромагнитная энергия контура необратимо превращается во внутреннюю (тепловую) энергию проводника в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Это приводит к затуханию электромагнитных колебаний.

Эта аналогия становится математически строгой, если сравнить дифференциальные уравнения, описывающие оба процесса:

1. Затухающие механические колебания (например, пружинный маятник с массой $m$, жесткостью пружины $k$ и коэффициентом трения $b$):
$m \frac{d^2x}{dt^2} + b \frac{dx}{dt} + kx = 0$

2. Затухающие электромагнитные колебания (в RLC-контуре с индуктивностью $L$, сопротивлением $R$ и емкостью $C$):
$L \frac{d^2q}{dt^2} + R \frac{dq}{dt} + \frac{1}{C}q = 0$

Из сравнения уравнений видна прямая аналогия между коэффициентом трения $b$ и электрическим сопротивлением $R$.

На основании этой аналогии рассматриваются аналогии между следующими физическими явлениями:
Затухающие механические колебания и затухающие электромагнитные колебания.

В первом явлении происходит периодическое превращение кинетической энергии движения тела в потенциальную энергию упругой деформации (и обратно), при этом часть механической энергии постоянно расходуется на работу сил трения, превращаясь в тепло.

Во втором явлении происходит периодическое превращение энергии магнитного поля катушки в энергию электрического поля конденсатора (и обратно), при этом часть электромагнитной энергии постоянно выделяется в виде тепла на активном сопротивлении контура.

Ответ: Величиной для электромагнитных колебаний, которую можно сопоставить с трением в процессе механических колебаний, является электрическое сопротивление ($R$). На основании этих величин рассматриваются аналогии между явлениями затухающих механических колебаний и затухающих электромагнитных колебаний.