Номер 1, страница 26 - 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 — это колебания, которые происходят в системе после того, как ее вывели из положения равновесия и предоставили самой себе. В идеальном колебательном контуре, состоящем из идеальной катушки индуктивности ($\text{L}$) и идеального конденсатора ($\text{C}$), полная энергия сохраняется. Она периодически переходит из энергии электрического поля заряженного конденсатора в энергию магнитного поля катушки с током и обратно. В такой идеальной системе колебания были бы незатухающими и продолжались бы бесконечно.

Однако реальный колебательный контур отличается от идеального, и в нем всегда происходят потери энергии, которые и являются причиной затухания колебаний. Основные причины потерь:

1. Наличие активного сопротивления. Любые проводники, из которых сделана катушка индуктивности и соединительные провода, обладают электрическим сопротивлением ($\text{R}$). При протекании по ним переменного тока часть электромагнитной энергии контура, согласно закону Джоуля-Ленца, необратимо преобразуется в теплоту и рассеивается в окружающую среду.

2. Потери в диэлектрике конденсатора. Диэлектрик между обкладками реального конденсатора не является идеальным изолятором, что приводит к небольшим токам утечки и дополнительному нагреву, то есть к потерям энергии.

3. Излучение электромагнитных волн. Колебательный контур, будучи системой с ускоренно движущимися зарядами, излучает в пространство электромагнитные волны. Эти волны уносят с собой часть энергии контура. Особенно значительны эти потери в открытых колебательных контурах на высоких частотах.

Из-за этих непрерывных потерь полная энергия, запасенная в контуре, со временем уменьшается, что приводит к постепенному уменьшению амплитуды колебаний заряда на конденсаторе и силы тока в катушке, то есть к их затуханию.

Ответ: Свободные колебания в реальном колебательном контуре затухают из-за неизбежных потерь энергии, которые в основном обусловлены наличием активного сопротивления у элементов контура (что приводит к выделению теплоты) и, в меньшей степени, излучением электромагнитных волн в окружающее пространство.