Номер 8, страница 26, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

*8. Какую роль играет явление самоиндукции в возникновении в колебательном контуре электромагнитныхколебаний?

*8. Явление самоиндукции играет ключевую, основополагающую роль в возникновении и поддержании электромагнитных колебаний в колебательном контуре (состоящем из конденсатора и катушки индуктивности). Его роль можно сравнить с ролью инерции в механических колебательных системах, где тело продолжает движение после прохождения положения равновесия.

Рассмотрим процесс колебаний по шагам, чтобы понять роль самоиндукции:

1. Исходное состояние: конденсатор заряжен до максимального заряда $q_{max}$ и обладает полной энергией системы, запасенной в электрическом поле: $W_E = \frac{q_{max}^2}{2C}$.

2. Разрядка конденсатора: Конденсатор начинает разряжаться через катушку индуктивности. В цепи возникает электрический ток $\text{I}$, который постепенно нарастает.

3. Проявление самоиндукции (фаза 1): Нарастающий ток создает в катушке переменное магнитное поле. Это поле, в свою очередь, порождает в катушке вихревое электрическое поле, которое проявляется как ЭДС самоиндукции: $E_{si} = -L \frac{dI}{dt}$. Согласно правилу Ленца, эта ЭДС всегда противодействует изменению тока. В данном случае она замедляет нарастание тока, не позволяя ему измениться скачком. В это время энергия электрического поля конденсатора преобразуется в энергию магнитного поля катушки: $W_M = \frac{LI^2}{2}$.

4. Максимум тока: К моменту, когда конденсатор полностью разрядится ($q=0$), ток в катушке достигает своего максимального значения. Вся энергия системы теперь запасена в магнитном поле катушки.

5. Проявление самоиндукции (фаза 2): В этот момент ток должен был бы прекратиться, так как источник (конденсатор) разряжен. Однако, из-за явления самоиндукции ток обладает "инертностью". Как только ток начинает убывать, убывающее магнитное поле снова создает ЭДС самоиндукции. Но теперь эта ЭДС, согласно правилу Ленца, направлена так, чтобы поддержать убывающий ток. Катушка индуктивности сама становится временным источником ЭДС.

6. Перезарядка конденсатора: Поддерживаемый ЭДС самоиндукции ток продолжает течь в том же направлении, перезаряжая конденсатор, но уже с противоположной полярностью. Энергия магнитного поля катушки преобразуется обратно в энергию электрического поля конденсатора.

Таким образом, именно явление самоиндукции обеспечивает непрерывность процесса, "перебрасывая" энергию от электрической формы к магнитной и обратно, и заставляя ток течь даже после полной разрядки конденсатора. Без самоиндукции конденсатор бы просто разрядился (и энергия бы рассеялась в виде тепла на активном сопротивлении), и никаких колебаний бы не возникло.

Ответ: Явление самоиндукции обеспечивает "инертность" электрического тока в колебательном контуре. Оно препятствует мгновенному изменению силы тока, что приводит к поочередному преобразованию энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки и обратно. ЭДС самоиндукции поддерживает ток в цепи после полной разрядки конденсатора, вызывая его перезарядку и тем самым обеспечивая сам факт существования непрерывных электромагнитных колебаний.