Номер 5, страница 126, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

5. Чем вызван расход энергии во время электромагнитных колебаний в контуре?

5. Расход энергии во время электромагнитных колебаний в реальном колебательном контуре обусловлен необратимыми процессами превращения электромагнитной энергии в другие виды энергии. В идеальном колебательном контуре, состоящем только из идеальной катушки индуктивности $\text{L}$ и идеального конденсатора $\text{C}$, полная электромагнитная энергия сохраняется, и колебания являются незатухающими.

В реальном контуре всегда существуют следующие причины расхода (диссипации) энергии:

1. Наличие активного сопротивления. Это основная причина потерь. Любые проводники, из которых сделан контур, и в первую очередь обмотка катушки индуктивности, обладают электрическим сопротивлением $\text{R}$. При протекании по контуру электрического тока $\text{I}$ на этом сопротивлении выделяется теплота в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Мощность тепловых потерь равна $P = I^2R$. Электромагнитная энергия превращается во внутреннюю энергию проводников, что приводит к их нагреву и рассеянию тепла в окружающую среду. Именно из-за этого амплитуда колебаний со временем уменьшается – они затухают.

2. Излучение электромагнитных волн. Любая система, в которой заряды движутся с ускорением (а в колебательном контуре ток и заряд постоянно меняются), излучает электромагнитные волны. Эти волны уносят энергию из контура в окружающее пространство. Интенсивность этого излучения сильно зависит от частоты колебаний и от того, является ли контур открытым или закрытым. Для низкочастотных закрытых контуров (размеры которых малы по сравнению с длиной волны) эти потери обычно пренебрежимо малы по сравнению с тепловыми потерями. Однако для открытых колебательных контуров (например, антенн) излучение является основным механизмом расхода энергии.

3. Потери в диэлектрике конденсатора. Диэлектрик между обкладками конденсатора не является идеальным. При его периодической поляризации в переменном электрическом поле происходят потери энергии, которые также приводят к его нагреву. Кроме того, через диэлектрик могут протекать небольшие токи утечки.

Все эти факторы приводят к тому, что полная энергия колебательного контура со временем уменьшается, и колебания становятся затухающими.

Ответ: Расход энергии во время электромагнитных колебаний в контуре вызван главным образом наличием активного сопротивления у элементов контура (прежде всего, у катушки), на котором происходит выделение теплоты (закон Джоуля-Ленца). Дополнительными, обычно менее значительными, причинами являются излучение электромагнитных волн и потери энергии в диэлектрике конденсатора.