Номер 63.6, страница 219 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 8. Магнитные и электромагнитные явления. Параграф 63. Электромагнитное поле, колебания и волны - номер 63.6, страница 219.

Условие.

63.6 [н] Как называется электрическая цепь, предназначенная для получения электромагнитных колебаний? Из каких элементов она состоит? Что надо сделать, чтобы возбудить в ней колебания? Какие явления положены в основу принципа действия этой цепи?

Решение.

Решение 4.

Решение 7.

Как называется электрическая цепь, предназначенная для получения электромагнитных колебаний?

Электрическая цепь, предназначенная для получения электромагнитных колебаний, называется колебательным контуром. Иногда его также называют LC-контуром по первым буквам элементов, входящих в его состав (L — индуктивность, C — ёмкость).
Ответ: колебательный контур.

Из каких элементов она состоит?

Идеальный колебательный контур, в котором происходят незатухающие колебания, состоит из двух элементов: катушки индуктивности с индуктивностью $L$ и конденсатора с электрической ёмкостью $C$. В любом реальном колебательном контуре всегда присутствует активное сопротивление $R$ (сопротивление проводов катушки и соединительных проводов), которое является причиной затухания колебаний.
Ответ: в идеальном случае — из катушки индуктивности и конденсатора; в реальном — также из активного сопротивления.

Что надо сделать, чтобы возбудить в ней колебания?

Чтобы возбудить электромагнитные колебания, контуру необходимо сообщить начальный запас энергии и предоставить возможность для её свободного преобразования. Чаще всего это делают, заряжая конденсатор от внешнего источника постоянного напряжения. При этом конденсатор накапливает энергию электрического поля, равную $W_E = \frac{C U_m^2}{2} = \frac{q_m^2}{2C}$, где $U_m$ и $q_m$ — максимальные напряжение и заряд на конденсаторе. После зарядки источник отключают, и конденсатор замыкают на катушку индуктивности, после чего в контуре начинаются колебания.
Ответ: необходимо сообщить контуру начальный запас энергии, например, зарядив конденсатор от источника тока.

Какие явления положены в основу принципа действия этой цепи?

В основе принципа действия колебательного контура лежат два фундаментальных физических явления:
1. Периодические превращения энергии. Энергия электрического поля, запасённая в конденсаторе, преобразуется в энергию магнитного поля, сосредоточенную в катушке, и наоборот. Этот процесс повторяется циклически. В момент, когда заряд на конденсаторе максимален, максимальна энергия электрического поля ($W_E$). Когда конденсатор полностью разряжен, ток в цепи и, следовательно, энергия магнитного поля в катушке ($W_L$) достигают своего максимума.
2. Явление самоиндукции. Это явление играет ключевую роль в поддержании колебаний. Когда заряженный конденсатор начинает разряжаться, ток в цепи нарастает. Нарастающий ток создает в катушке изменяющееся магнитное поле, которое, в свою очередь, порождает вихревое электрическое поле и ЭДС самоиндукции. Эта ЭДС препятствует нарастанию тока (согласно правилу Ленца), замедляя разрядку конденсатора. После полной разрядки конденсатора, когда ток должен был бы прекратиться, ЭДС самоиндукции, стремясь поддержать убывающий ток, перезаряжает конденсатор в противоположной полярности. Затем весь процесс повторяется в обратном направлении.
Ответ: периодическое превращение энергии электрического поля в энергию магнитного поля и обратно, а также явление самоиндукции.