Номер 3, страница 146 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 28. Свободные электромагнитные колебания. Вопросы - номер 3, страница 146.

Условие.

3. Почему свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре затухают?

Решение.

3. Свободные электромагнитные колебания в реальном колебательном контуре всегда являются затухающими из-за неизбежных потерь энергии. В идеальном колебательном контуре, состоящем из идеальной катушки индуктивности (с нулевым сопротивлением) и идеального конденсатора (без потерь в диэлектрике), полная электромагнитная энергия сохранялась бы, и колебания были бы незатухающими. Однако в реальных условиях существуют несколько основных причин потерь энергии.

Первая и основная причина — это активное сопротивление контура. Катушка индуктивности и соединительные провода всегда имеют некоторое электрическое сопротивление $\text{R}$. Когда по контуру течет ток $\text{I}$, на этом сопротивлении выделяется теплота в соответствии с законом Джоуля — Ленца. Это означает, что часть электромагнитной энергии контура необратимо преобразуется в тепловую энергию и рассеивается в окружающей среде. Этот процесс приводит к постепенному уменьшению полной энергии в контуре и, как следствие, к затуханию колебаний.

Вторая причина — излучение электромагнитных волн. Любой контур с переменным током является источником электромагнитных волн. Колебательный контур излучает в пространство энергию в виде этих волн. Энергия, уносимая волнами, забирается из контура, что также способствует затуханию колебаний. Потери на излучение становятся особенно значительными на высоких частотах.

Третья причина — потери в диэлектрике конденсатора. Диэлектрик между обкладками реального конденсатора не является идеальным. При изменении электрического поля происходит его поляризация, которая сопровождается внутренним трением и другими диссипативными процессами. Это приводит к нагреву диэлектрика, то есть к потере части энергии контура.

Таким образом, совокупность этих потерь энергии приводит к тому, что амплитуда свободных колебаний в реальном контуре со временем уменьшается до нуля.

Ответ: Свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре затухают из-за неизбежных потерь электромагнитной энергии. Основными причинами потерь являются: 1) наличие активного сопротивления у катушки и соединительных проводов, что приводит к выделению тепла (джоулевы потери); 2) излучение электромагнитных волн в окружающее пространство; 3) потери энергии в диэлектрике конденсатора.