Номер 2, страница 132 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 27. Радиопередача - номер 2, страница 132.

Условие.

2. Что представляет собой открытый колебательный контур?

Решение.

2. Что представляет собой открытый колебательный контур?

Открытый колебательный контур — это система, способная совершать электромагнитные колебания и эффективно излучать их энергию в окружающее пространство в виде электромагнитных волн. Он является неотъемлемой частью любого радиопередающего устройства, выполняя функцию антенны.

Происхождение и устройство открытого контура легче всего понять, рассмотрев его как результат преобразования закрытого колебательного контура. Обычный (закрытый) колебательный контур состоит из конденсатора ёмкостью $\text{C}$ и катушки индуктивности $\text{L}$. В нём электрическое поле сконцентрировано в малом объеме между обкладками конденсатора, а магнитное поле — внутри катушки. Из-за такой локализации полей закрытый контур почти не излучает энергию вовне.

Чтобы заставить контур излучать, его нужно "открыть". Этот переход осуществляется следующим образом:

1. Начинают постепенно раздвигать пластины конденсатора. По мере их удаления друг от друга электрическое поле перестает быть сосредоточенным только между ними и начинает занимать все больший объем в окружающем пространстве.
2. Одновременно с этим уменьшают количество витков катушки, постепенно выпрямляя её в прямой провод. В результате магнитное поле, создаваемое током, также перестает быть локализованным внутри катушки и распространяется в пространстве вокруг проводника.

В конечном итоге этого преобразования мы получаем простейший открытый колебательный контур — прямой отрезок провода. Такое устройство также называют электрическим диполем или вибратором Герца. Этот проводник по-прежнему обладает ёмкостью (в основном между его концами, где накапливаются заряды) и индуктивностью (свойственной любому проводнику с током), но эти параметры являются распределёнными по всей его длине, а не сосредоточенными в отдельных элементах.

Ключевые особенности открытого колебательного контура:

– В нём могут возбуждаться высокочастотные колебания тока и заряда. Заряды колеблются вдоль проводника, создавая на его концах переменный электрический дипольный момент, а переменный ток создает вокруг проводника переменное магнитное поле.
– В отличие от закрытого контура, переменные электрическое и магнитное поля неразрывно связаны друг с другом и не локализованы вблизи проводника. Они формируют единое электромагнитное поле, которое распространяется от контура в пространство со скоростью света, унося с собой энергию колебаний. Этот процесс и называется излучением электромагнитных волн.
– Из-за интенсивной потери энергии на излучение, свободные колебания в открытом контуре очень быстро затухают. Поэтому для генерации длительных, незатухающих волн открытый контур (антенну) подключают к источнику энергии — генератору высокочастотных колебаний.

Ответ: Открытый колебательный контур — это система (в простейшем случае — прямой проводник или антенна), в которой могут происходить электромагнитные колебания, но, в отличие от закрытого контура, её электрические и магнитные поля не локализованы, а занимают большой объем в пространстве. Это позволяет контуру эффективно излучать энергию колебаний в виде электромагнитных волн.