Номер 1, страница 146 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 28. Свободные электромагнитные колебания. Вопросы - номер 1, страница 146.

Условие.

1. Опишите колебательную систему, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания.

Решение.

1. Система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания, называется колебательным контуром. В простейшем (идеальном) случае он представляет собой замкнутую электрическую цепь, состоящую из катушки индуктивности $\text{L}$ и конденсатора ёмкостью $\text{C}$.
Свободные колебания возникают в системе после того, как ей сообщают начальную энергию и затем предоставляют самой себе. Например, можно зарядить конденсатор от внешнего источника, а затем подключить его к катушке. В контуре начнутся периодические превращения энергии электрического поля конденсатора в энергию магнитного поля катушки и обратно.
Этот процесс можно описать по этапам:
1. Изначально заряженный конденсатор обладает максимальной энергией электрического поля. Он начинает разряжаться через катушку, создавая в ней нарастающий электрический ток.
2. По мере разрядки конденсатора энергия его электрического поля уменьшается, а сила тока в катушке и, следовательно, энергия её магнитного поля ($W_M = \frac{LI^2}{2}$) увеличиваются.
3. В момент, когда конденсатор полностью разрядится, сила тока и энергия магнитного поля в катушке достигнут своего максимального значения. Вся энергия контура переходит в энергию магнитного поля.
4. Далее ток в цепи начинает убывать. Возникающая в катушке ЭДС самоиндукции препятствует этому убыванию и поддерживает ток, который теперь перезаряжает конденсатор (обкладки меняют знак заряда). Энергия магнитного поля преобразуется обратно в энергию электрического поля.
5. Когда ток в цепи станет равным нулю, конденсатор окажется полностью перезаряжен, и вся энергия системы снова будет сосредоточена в его электрическом поле.
6. После этого процесс повторяется в обратном направлении, и система возвращается в исходное состояние.
В идеальном колебательном контуре, где активное сопротивление проводов равно нулю ($R=0$), эти колебания являются незатухающими и происходят по гармоническому закону. Период таких свободных колебаний определяется формулой Томсона: $T = 2\pi\sqrt{LC}$.

Ответ: Колебательная система, в которой могут происходить свободные электромагнитные колебания, — это идеальный колебательный контур, состоящий из соединённых последовательно конденсатора и катушки индуктивности. Колебания представляют собой периодический процесс превращения энергии электрического поля заряженного конденсатора в энергию магнитного поля катушки с током и обратно.