Номер 5, страница 238 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 7. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 37. Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания - номер 5, страница 238.

Условие.

5. Как изменяется с течением времени энергия магнитного поля в колебательном контуре при затухающих колебаниях в контуре?

Решение.

Решение

Энергия магнитного поля $W_м$, запасенная в катушке индуктивности $\text{L}$ колебательного контура, зависит от мгновенного значения силы тока $\text{I}$ в ней и определяется формулой:

$W_м = \frac{LI^2}{2}$

В колебательном контуре происходят электромагнитные колебания, при которых энергия периодически переходит из электрического поля конденсатора в магнитное поле катушки и обратно. Это означает, что сила тока $\text{I}$ и, следовательно, энергия магнитного поля $W_м$ периодически изменяются со временем. Энергия магнитного поля достигает своего максимального значения, когда ток максимален, и обращается в ноль, когда ток равен нулю.

При затухающих колебаниях в контуре присутствует активное сопротивление $\text{R}$. Протекающий через него ток приводит к потерям энергии на нагрев (согласно закону Джоуля–Ленца). Из-за этих потерь полная электромагнитная энергия контура со временем уменьшается.

Уменьшение полной энергии в системе приводит к тому, что амплитуда колебаний силы тока $I_{max}$ постепенно убывает. Поскольку максимальная за период энергия магнитного поля $W_{м,max}$ пропорциональна квадрату амплитуды тока ($W_{м,max} = \frac{LI_{max}^2}{2}$), то пиковые значения энергии магнитного поля в каждом последующем колебании становятся всё меньше и меньше.

Таким образом, энергия магнитного поля при затухающих колебаниях совершает периодические колебания, но её амплитуда (максимальное значение) со временем монотонно уменьшается, стремясь к нулю.

Ответ: С течением времени энергия магнитного поля в колебательном контуре при затухающих колебаниях периодически изменяется (колеблется), при этом её максимальные значения в каждом последующем периоде уменьшаются, стремясь к нулю.