Номер 716, страница 109 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Авторы: Марон А. Е., Марон Е. А., Позойский С. В.
Тип: Сборник вопросов и задач
Издательство: Просвещение
Год издания: 2022 - 2025
Цвет обложки: белый на синем фоне изображена телебашня
ISBN: 978-5-09-087199-0
Популярные ГДЗ в 9 классе
Электромагнитное поле. Электромагнитные волны. Колебательный контур. Принципы радиосвязи и телевидения. Электромагнитное поле - номер 716, страница 109.
№716 (с. 109)
Условие. №716 (с. 109)
скриншот условия


716. Конденсатор подключён к батарее с помощью переключателя в точке 1 (рис. 169). Что произойдёт, если переключатель соединить с конденсатором в точке 2? Будет ли изменяться сила тока в проводах, соединяющих конденсатор и катушку? Начертите график изменения силы тока с течением времени.
Рис. 169
Решение. №716 (с. 109)
Что произойдёт, если переключатель соединить с конденсатором в точке 2?
Когда переключатель находится в положении 1, конденсатор заряжается от батареи до максимального заряда $q_m$. При этом в электрическом поле конденсатора накапливается энергия $W_E = \frac{q_m^2}{2C}$.
При переводе переключателя в положение 2 батарея отключается, и конденсатор замыкается на катушку индуктивности. Образуется идеальный колебательный контур (LC-контур). Конденсатор начнет разряжаться через катушку. Разрядный ток, протекая через катушку, создаст в ней магнитное поле. Энергия электрического поля конденсатора начнет переходить в энергию магнитного поля катушки ($W_M = \frac{LI^2}{2}$).
Когда конденсатор полностью разрядится ($q=0$), сила тока в катушке и энергия ее магнитного поля достигнут максимальных значений. После этого магнитное поле катушки начнет убывать, индуцируя в контуре ток того же направления, который будет перезаряжать конденсатор. Полярность обкладок конденсатора изменится на противоположную. Затем процесс повторится в обратном направлении. Таким образом, в контуре возникнут периодические превращения энергии электрического поля в энергию магнитного поля и обратно, то есть свободные электромагнитные колебания.
Ответ: В цепи, состоящей из конденсатора и катушки, возникнут свободные незатухающие электромагнитные колебания.
Будет ли изменяться сила тока в проводах, соединяющих конденсатор и катушку?
Да, сила тока будет изменяться. В начальный момент времени ($t=0$), когда конденсатор полностью заряжен, а процесс разрядки только начинается, сила тока в цепи равна нулю. По мере разрядки конденсатора сила тока будет возрастать и достигнет своего максимального значения ($I_m$) в тот момент, когда конденсатор полностью разрядится. Затем, в процессе перезарядки конденсатора, сила тока будет убывать до нуля. Далее процесс повторится, но ток будет течь в противоположном направлении. Таким образом, сила тока в цепи будет периодически изменяться по гармоническому закону (синусоидально или косинусоидально).
Ответ: Да, сила тока будет периодически изменяться по гармоническому закону, колеблясь от $+I_m$ до $-I_m$.
Начертите график изменения силы тока с течением времени.
Заряд на обкладках конденсатора в колебательном контуре изменяется со временем по закону косинуса (так как в начальный момент времени $t=0$ заряд максимален): $q(t) = q_m \cos(\omega t)$, где $\omega = \frac{1}{\sqrt{LC}}$ — циклическая частота колебаний.
Сила тока $I$ есть скорость изменения заряда, то есть производная заряда по времени. Поскольку ток возникает при убывании заряда на положительной обкладке, то $I(t) = -q'(t)$.
$I(t) = - \frac{d}{dt}(q_m \cos(\omega t)) = -q_m(-\omega \sin(\omega t)) = q_m \omega \sin(\omega t)$
Обозначив амплитуду силы тока как $I_m = q_m \omega$, получим закон изменения силы тока: $I(t) = I_m \sin(\omega t)$.
Этот закон соответствует синусоидальной зависимости. График представляет собой синусоиду, начинающуюся из начала координат (при $t=0$, $I=0$).
Ответ: График зависимости силы тока от времени представляет собой синусоиду, как показано на рисунке выше.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Мы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 9 класс, для упражнения номер 716 расположенного на странице 109 к сборнику вопросов и задач 2022 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №716 (с. 109), авторов: Марон (Абрам Евсеевич), Марон (Евгений Абрамович), Позойский (Семён Вениаминович), ФГОС (старый) учебного пособия издательства Просвещение.