Номер 1, страница 150 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

1. Почему обычный (закрытый) колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации электромагнитных волн?

1. Обычный (закрытый) колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки индуктивности, неэффективен для излучения и регистрации электромагнитных волн по нескольким ключевым причинам.

Основное предназначение закрытого колебательного контура — это накопление энергии и поддержание в нём незатухающих (в идеальном случае) электромагнитных колебаний. В такой системе электрическое поле практически полностью сконцентрировано в зазоре между обкладками конденсатора, а магнитное поле — внутри катушки индуктивности. Таким образом, электромагнитное поле оказывается "запертым" внутри контура и слабо взаимодействует с окружающим пространством.

Излучение электромагнитных волн происходит благодаря ускоренному движению зарядов. Хотя ток в контуре и является переменным (то есть заряды движутся с ускорением), эффективность излучения зависит от размеров системы по сравнению с длиной волны. Для эффективного излучения размеры излучателя должны быть сопоставимы с длиной волны $\lambda$. В закрытом контуре его геометрические размеры $d$ обычно намного меньше длины волны генерируемых им колебаний ($d \ll \lambda$). Из-за этого поля, создаваемые разными участками контура, на расстоянии практически полностью компенсируют друг друга, и интенсивность излучения оказывается ничтожно малой.

Чтобы превратить колебательный контур в эффективный излучатель (антенну), его необходимо «раскрыть». Если постепенно раздвигать обкладки конденсатора, его электрическое поле будет занимать все больший объем пространства. Если одновременно уменьшать индуктивность, выпрямляя витки катушки, то в пределе мы получим прямой провод — открытый колебательный контур (вибратор Герца). Такая система эффективно излучает энергию в пространство.

Что касается регистрации волн, то здесь работает принцип взаимности: система, которая является плохим излучателем, является и плохим приемником. Внешняя электромагнитная волна, проходя через область закрытого контура, наводит в нём очень слабую электродвижущую силу (ЭДС), поскольку её поля слабо взаимодействуют с "запертыми" полями контура. Этой ЭДС недостаточно для возбуждения в контуре колебаний заметной амплитуды.

Ответ: Обычный (закрытый) колебательный контур нельзя использовать для излучения и регистрации электромагнитных волн, так как его электромагнитное поле локализовано внутри его элементов (конденсатора и катушки) и почти не выходит в окружающее пространство. Его малые размеры по сравнению с длиной волны делают его крайне неэффективным излучателем, а следовательно, и неэффективным приемником.