Номер 63.8, страница 220 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 63. Электромагнитное поле, колебания и волны. Глава 8. Магнитные и электромагнитные явления - номер 63.8, страница 220.

63.8 [н] Мальчик собрал электрическую цепь, изображённую на рисунке VIII-32. Какой должна быть последовательность действий, чтобы возбудить электромагнитные колебания в колебательном контуре?

$C$, $L$

Рис. VIII-32

Решение

На рисунке изображена электрическая цепь, которая включает источник постоянного тока, переключатель, конденсатор ёмкостью $C$ и катушку индуктивностью $L$. Чтобы возбудить электромагнитные колебания в колебательном контуре (состоящем из конденсатора и катушки), необходимо сообщить ему начальный запас энергии. Это можно сделать, зарядив конденсатор или создав ток в катушке. В данной схеме предусмотрена возможность зарядки конденсатора от источника тока.

Процесс возбуждения колебаний состоит из двух основных этапов:

1. Накопление энергии в конденсаторе. Переключатель необходимо установить в левое положение. В этом случае конденсатор $C$ подключается к источнику постоянного тока и начинает заряжаться. Процесс зарядки продолжается до тех пор, пока напряжение на обкладках конденсатора не станет равным напряжению источника. В этот момент конденсатор накопит максимальную энергию электрического поля, равную $W_E = \frac{C U_{max}^2}{2}$. В этой части цепи катушка индуктивности не задействована.

2. Создание колебательного контура и запуск колебаний. После полной зарядки конденсатора переключатель необходимо быстро перевести в правое положение. При этом источник тока отключается от цепи, а заряженный конденсатор оказывается подключенным к катушке индуктивности $L$. Образуется замкнутый колебательный LC-контур.

С этого момента в контуре начинаются свободные электромагнитные колебания. Конденсатор начинает разряжаться через катушку, создавая в ней ток. Энергия электрического поля конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки ($W_M = \frac{L I^2}{2}$). Когда конденсатор полностью разрядится, ток в катушке достигнет максимума. Затем, из-за явления самоиндукции, ток не исчезает мгновенно, а поддерживает себя, перезаряжая конденсатор в обратной полярности. Процесс периодически повторяется.

Ответ: Необходимо сначала замкнуть ключ в левое положение, чтобы зарядить конденсатор от источника тока. Затем, после того как конденсатор зарядится, следует переключить ключ в правое положение, соединив тем самым заряженный конденсатор с катушкой индуктивности и создав колебательный контур.