Номер 2, страница 79 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

2. За счёт какого явления электрический ток в колебательном контуре не исчезает сразу, когда напряжение на конденсаторе становится равным нулю, а тело не останавливается, проходя положение равновесия?

Данный вопрос описывает два аналогичных процесса в колебательных системах — электромагнитной и механической. В обоих случаях продолжение процесса после прохождения точки с нулевой потенциальной энергией объясняется инертностью системы.

Электрический ток в колебательном контуре

В колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивности и конденсатора, происходит периодический переход энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки и обратно. Когда конденсатор полностью разряжен, напряжение на нём равно нулю. В этот момент вся энергия системы сосредоточена в магнитном поле катушки, а сила тока в цепи достигает своего максимального значения. Ток не прекращается мгновенно из-за явления электромагнитной самоиндукции. Согласно закону Фарадея, в катушке возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует уменьшению тока. Эта ЭДС ($ \mathcal{E}_{L} = -L\frac{dI}{dt} $) поддерживает ток в контуре, который начинает заряжать конденсатор в противоположной полярности. Таким образом, индуктивность ($L$) в электрической цепи играет роль, аналогичную массе (мере инерции) в механической системе.

Движение тела в механической колебательной системе

В механической системе, например, у маятника или груза на пружине, при прохождении положения равновесия потенциальная энергия тела минимальна (условно равна нулю), а его скорость и, следовательно, кинетическая энергия ($ W_k = \frac{mv^2}{2} $) достигают максимального значения. Тело не останавливается в этой точке благодаря инерции. По инерции тело стремится сохранить свою скорость, поэтому оно продолжает движение, проходя положение равновесия и преобразуя свою кинетическую энергию обратно в потенциальную. Инертность тела определяется его массой ($m$).

Ответ: Электрический ток в колебательном контуре не исчезает сразу, когда напряжение на конденсаторе становится равным нулю, из-за явления самоиндукции. Тело не останавливается, проходя положение равновесия, из-за инерции.