Номер 1, страница 34, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

1. Объясните, почему свободные колебания в реальном колебательном контуре затухают?

1. Объясните, почему свободные колебания в реальном колебательном контуре затухают?

Свободные колебания в идеальном колебательном контуре, который состоит только из идеальной катушки индуктивности $\text{L}$ и идеального конденсатора $\text{C}$, могли бы продолжаться бесконечно. В такой гипотетической системе полная электромагнитная энергия, которая периодически переходит из энергии электрического поля конденсатора ($W_E$) в энергию магнитного поля катушки ($W_M$) и обратно, сохранялась бы во времени. Полная энергия $W = W_E + W_M$ оставалась бы постоянной.

Однако в любом реальном колебательном контуре всегда присутствует активное сопротивление $\text{R}$. В первую очередь, сама катушка индуктивности изготавливается из провода, который имеет ненулевое электрическое сопротивление. Также сопротивлением обладают и соединительные провода.

Когда в контуре протекает электрический ток $\text{I}$, на этом активном сопротивлении $\text{R}$ происходит необратимое преобразование части электромагнитной энергии во внутреннюю (тепловую) энергию. Этот процесс описывается законом Джоуля-Ленца. Мощность тепловых потерь составляет $P = I^2R$.

Таким образом, на каждом периоде колебаний часть энергии системы безвозвратно теряется, рассеиваясь в виде тепла. Из-за этих непрерывных потерь полная энергия контура уменьшается, что приводит к постепенному уменьшению амплитуды колебаний заряда на обкладках конденсатора и силы тока в цепи. Этот процесс уменьшения амплитуды свободных колебаний из-за потерь энергии и называется затуханием.

Ответ: Свободные колебания в реальном колебательном контуре затухают главным образом из-за наличия активного сопротивления у элементов контура (прежде всего у катушки индуктивности). При протекании тока на этом сопротивлении часть электромагнитной энергии постоянно превращается в теплоту, что приводит к уменьшению полной энергии контура и, как следствие, к уменьшению амплитуды колебаний.