Номер 2, страница 205 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Электромагнитные явления. Параграф 50. Практическое применение электромагнетизма. Вспомните - номер 2, страница 205.

Условие.

Из каких элементов состоит колебательный контур?

Решение.

Из каких элементов состоит колебательный контур?

Колебательный контур — это электрическая цепь, в которой могут возникать и поддерживаться свободные электромагнитные колебания.

В своей простейшей, идеальной форме (так называемый контур Томсона) он состоит из двух пассивных элементов:

1. Конденсатор, обладающий электрической ёмкостью $\text{C}$. Этот элемент накапливает энергию в виде электрического поля между своими обкладками. Энергия электрического поля конденсатора рассчитывается по формуле $W_E = \frac{q^2}{2C} = \frac{CU^2}{2}$, где $\text{q}$ — заряд на обкладках, а $\text{U}$ — напряжение.

2. Катушка индуктивности, обладающая индуктивностью $\text{L}$. Этот элемент накапливает энергию в виде магнитного поля, когда через него протекает электрический ток. Энергия магнитного поля катушки определяется формулой $W_M = \frac{LI^2}{2}$, где $\text{I}$ — сила тока.

В таком контуре происходит периодическое преобразование энергии: энергия электрического поля конденсатора переходит в энергию магнитного поля катушки, и наоборот. Этот процесс и представляет собой электромагнитные колебания.
Любой реальный колебательный контур также содержит третий элемент:

3. Активное сопротивление $\text{R}$. Оно присутствует из-за сопротивления материала проводов катушки и соединительных проводников. На этом сопротивлении происходит необратимое преобразование электромагнитной энергии в теплоту (согласно закону Джоуля-Ленца), что приводит к затуханию колебаний, если их не поддерживать внешним источником энергии.
Период собственных колебаний идеального контура (без сопротивления) определяется формулой Томсона: $T = 2\pi\sqrt{LC}$.

Ответ: Идеальный колебательный контур состоит из последовательно соединенных конденсатора (ёмкостью $\text{C}$) и катушки индуктивности ($\text{L}$). Реальный контур всегда также обладает активным сопротивлением ($\text{R}$), которое вызывает затухание колебаний.

Что собой представляют электромагнитные волны?

Электромагнитные волны — это распространяющиеся в пространстве возмущения электромагнитного поля. По своей сути, это взаимосвязанные и изменяющиеся со временем электрическое и магнитное поля, которые порождают друг друга.

Основные свойства и характеристики электромагнитных волн:

1. Источник: Электромагнитные волны излучаются движущимися с ускорением электрическими зарядами. Например, переменный ток в антенне (открытом колебательном контуре) создает в окружающем пространстве электромагнитную волну.

2. Структура: Волна состоит из колеблющихся векторов напряженности электрического поля $\vec{E}$ и индукции магнитного поля $\vec{B}$. Эти колебания происходят синфазно, то есть векторы одновременно достигают своих максимальных и нулевых значений.

3. Поперечность: Электромагнитные волны являются поперечными. Это означает, что векторы $\vec{E}$ и $\vec{B}$ всегда перпендикулярны друг другу и оба перпендикулярны направлению распространения волны (вектору скорости $\vec{v}$). Тройка векторов $(\vec{E}, \vec{B}, \vec{v})$ образует правую систему координат.

4. Скорость распространения: В вакууме все электромагнитные волны, независимо от их частоты, распространяются с фундаментальной скоростью — скоростью света $c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с. В любой материальной среде скорость их распространения меньше, чем в вакууме.

5. Перенос энергии и импульса: Электромагнитные волны переносят энергию и импульс от источника к приёмнику, не перенося при этом вещество. Они могут оказывать давление на объекты (световое давление).

6. Спектр: Электромагнитные волны образуют непрерывный спектр (шкалу), который условно делят на диапазоны в зависимости от длины волны (или частоты): радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение, рентгеновские лучи и гамма-излучение. Все они имеют одинаковую физическую природу.

Ответ: Электромагнитные волны — это поперечные волны, представляющие собой распространение в пространстве взаимно перпендикулярных колеблющихся электрического и магнитного полей. Они создаются ускоренно движущимися зарядами и в вакууме распространяются со скоростью света.