Номер 5, страница 60 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

5. Закрытый колебательный контур превращен в открытый. Почему при этом свободные электромагнитные колебания в контуре быстрее затухают?

5. Свободные электромагнитные колебания в открытом колебательном контуре затухают быстрее, чем в закрытом, из-за интенсивного излучения электромагнитных волн в окружающее пространство.

Рассмотрим оба случая:

1. В закрытом колебательном контуре (идеализированная модель — катушка индуктивности и конденсатор) электрическое поле в основном сконцентрировано в зазоре между обкладками конденсатора, а магнитное поле — внутри катушки. Поля практически не выходят за пределы контура. Поэтому энергия, запасенная в контуре, почти не излучается в пространство. Основной причиной затухания колебаний в таком контуре является наличие активного сопротивления $R$ у проводов катушки и соединительных проводов. Электрическая энергия расходуется на нагрев проводников (джоулево тепло). Этот процесс обычно приводит к относительно медленному затуханию.

2. При преобразовании контура в открытый (например, если раздвинуть пластины конденсатора на большое расстояние и выпрямить витки катушки, превратив ее в прямой проводник), его геометрия меняется таким образом, что он становится эффективным излучателем. Электрическое и магнитное поля перестают быть локализованными и распространяются далеко в окружающее пространство. Ускоренное движение зарядов в таком контуре (колебательный ток) создает переменное электромагнитное поле, которое отрывается от источника и распространяется в виде электромагнитной волны. Эта волна уносит с собой энергию.

Таким образом, в открытом контуре появляется новый, очень мощный канал потерь энергии — потери на излучение. Эти потери, как правило, значительно превышают потери на нагрев из-за активного сопротивления. В результате общая энергия, запасенная в контуре, расходуется гораздо быстрее, что и проявляется как быстрое затухание свободных колебаний.

Ответ: Свободные электромагнитные колебания в открытом контуре затухают быстрее, потому что открытый контур, в отличие от закрытого, эффективно излучает энергию в окружающее пространство в виде электромагнитных волн, что является мощным дополнительным механизмом потерь энергии.