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

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

Условие.

1. Рассмотрите колебательные контуры (см. рис. 149, 150). Как определить, какому из них соответствует реальный колебательный контур?

Рис. 149

Рис. 150

Решение.

Реальный колебательный контур отличается от идеального наличием потерь энергии. В любом реальном контуре проводники, из которых он состоит (в первую очередь обмотка катушки индуктивности), обладают активным сопротивлением $\text{R}$.

На рисунке 149 изображена экспериментальная установка для наблюдения электромагнитных колебаний, включающая реальный колебательный контур. Ключевым элементом для анализа является осциллограф, на экране которого видна осциллограмма – график зависимости напряжения (или силы тока) в контуре от времени. Этот график представляет собой затухающие колебания: их амплитуда постепенно уменьшается со временем. Это происходит потому, что при протекании тока через сопротивление $\text{R}$ часть энергии электромагнитного поля необратимо превращается во внутреннюю энергию проводников (теплоту) согласно закону Джоуля–Ленца. Кроме того, существуют потери энергии на излучение электромагнитных волн.

На рисунке 150 показаны последовательные состояния идеального колебательного контура в течение одного периода колебаний. В идеальном контуре сопротивление равно нулю ($R=0$), и потерь энергии нет. Полная энергия контура, представляющая собой сумму энергии электрического поля конденсатора ($W_E = \frac{CU^2}{2}$) и энергии магнитного поля катушки ($W_M = \frac{LI^2}{2}$), остается постоянной: $W = W_E + W_M = \text{const}$. В таком контуре происходили бы незатухающие гармонические колебания с постоянной амплитудой.

Таким образом, определить, какой из контуров соответствует реальному, можно по характеру колебаний. Наличие затухания, показанное на осциллограмме на рисунке 149, является прямым свидетельством потерь энергии и, следовательно, указывает на то, что это реальный колебательный контур.

Ответ: Реальному колебательному контуру соответствует установка, изображенная на рисунке 149. Определить это можно по осциллограмме, на которой видны затухающие колебания. Затухание колебаний вызвано неизбежными потерями энергии в реальном контуре, в основном из-за наличия активного сопротивления.