Номер 3, страница 17, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. Какие колебания называются свободными и вынужденными электромагнитными колебаниями? Как их получают? С помощью какого прибора их наблюдают?

Какие колебания называются свободными и вынужденными электромагнитными колебаниями?

Свободными электромагнитными колебаниями называют периодические или почти периодические изменения заряда, силы тока и напряжения, которые возникают в электрической цепи (например, в колебательном контуре) после того, как система была выведена из состояния равновесия и предоставлена самой себе. Такие колебания происходят за счет первоначально запасенной в системе энергии и совершаются на собственной частоте системы. В идеальном колебательном контуре, состоящем из индуктивности $L$ и ёмкости $C$, собственная циклическая частота определяется формулой Томсона: $\omega_0 = \frac{1}{\sqrt{LC}}$. В реальных условиях из-за наличия сопротивления свободные колебания всегда являются затухающими.

Вынужденными электромагнитными колебаниями называют незатухающие колебания заряда, силы тока и напряжения, происходящие в электрической цепи под действием внешней периодической электродвижущей силы (ЭДС). Эти колебания поддерживаются за счет непрерывного поступления энергии от внешнего источника, который компенсирует ее потери в цепи. Частота вынужденных колебаний равна частоте внешней ЭДС, а их амплитуда зависит от этой частоты. Когда частота внешней ЭДС приближается к собственной частоте системы, амплитуда вынужденных колебаний резко возрастает — это явление называется резонансом.

Ответ: Свободные колебания — это колебания, происходящие в системе за счёт первоначального запаса энергии без внешних периодических воздействий, на собственной частоте системы. Вынужденные колебания — это колебания, поддерживаемые внешним периодическим источником энергии и происходящие на частоте этого источника.

Как их получают?

Свободные электромагнитные колебания получают в колебательном контуре, состоящем из конденсатора и катушки индуктивности. Для их возбуждения необходимо сообщить контуру начальный запас энергии. Это можно сделать, например, зарядив конденсатор от источника постоянного напряжения и затем замкнув его на катушку. После этого в контуре начнутся процессы перезарядки конденсатора через катушку, что и представляет собой свободные колебания.

Вынужденные электромагнитные колебания получают, включив в электрическую цепь (например, RLC-контур) источник переменной ЭДС, такой как генератор переменного тока. Генератор создает в цепи переменное напряжение, которое заставляет электрические величины (заряд, ток) изменяться с его частотой, поддерживая незатухающие колебания.

Ответ: Свободные колебания получают, сообщив колебательному контуру начальный запас энергии (например, зарядив конденсатор). Вынужденные колебания получают, подключив контур к внешнему источнику переменной ЭДС.

С помощью какого прибора их наблюдают?

Для визуального наблюдения за формой электромагнитных колебаний и измерения их параметров (амплитуды, периода, частоты) используют электронный осциллограф. Этот прибор преобразует изменяющееся во времени напряжение в видимое изображение на экране — осциллограмму, которая представляет собой график зависимости напряжения от времени.

Ответ: Электромагнитные колебания наблюдают с помощью осциллографа.