Номер 6, страница 126, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

*6. Закрытый колебательный контур заменен открытым колебательным контуром. Почему при этом электрические колебания быстро гаснут?

6. Решение

Электрические колебания в любом реальном колебательном контуре являются затухающими, так как их энергия постепенно расходуется. Характер и скорость затухания зависят от типа контура.

В закрытом колебательном контуре, который обычно состоит из конденсатора и катушки индуктивности, электрическое поле сконцентрировано между обкладками конденсатора, а магнитное поле — внутри катушки. Размеры такого контура малы по сравнению с длиной волны генерируемых им колебаний. Из-за этого закрытый контур очень слабо излучает электромагнитные волны в окружающее пространство. Основные потери энергии в нём происходят из-за наличия активного сопротивления у проводов катушки и соединительных проводников. Энергия колебаний превращается в тепло (джоулево тепло), что приводит к постепенному затуханию.

Открытый колебательный контур получается из закрытого, если раздвинуть пластины конденсатора и выпрямить витки катушки. Такая система (например, вибратор Герца) уже не локализует электромагнитное поле в малом объёме. Переменные электрическое и магнитное поля существуют в большом пространстве вокруг контура.

Колебания тока в открытом контуре представляют собой ускоренное движение электрических зарядов. Согласно теории электромагнетизма, ускоренно движущиеся заряды являются источником электромагнитных волн. Открытый контур становится эффективной антенной, которая интенсивно излучает энергию в виде электромагнитных волн. Этот канал потерь энергии — на излучение — оказывается гораздо более мощным, чем потери на нагрев проводников.

В результате интенсивного излучения электромагнитных волн энергия, запасённая в открытом колебательном контуре, очень быстро расходуется. Это и является причиной того, что электрические колебания в нём быстро затухают.

Ответ: Электрические колебания в открытом колебательном контуре быстро затухают, потому что, в отличие от закрытого контура, он эффективно излучает энергию в окружающее пространство в виде электромагнитных волн. Потери энергии на излучение значительно превосходят потери на активном сопротивлении контура, что и вызывает быстрое затухание.