Номер 6, страница 215 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

6. Почему ток в катушке не прекращается в тот момент, когда конденсатор разряжен?

6. Почему ток в катушке не прекращается в тот момент, когда конденсатор разряжен?

Ток в катушке не прекращается в момент полной разрядки конденсатора из-за явления электромагнитной индукции, а точнее, её частного случая — самоиндукции. Этот процесс является ключевым в работе колебательного контура, состоящего из конденсатора и катушки.

1. В начальный момент заряженный конденсатор обладает энергией электрического поля ($W_E = \frac{q^2}{2C}$). Когда цепь замыкается, он начинает разряжаться через катушку.

2. По мере разрядки конденсатора ток в катушке нарастает. Нарастающий ток создает вокруг катушки увеличивающееся магнитное поле. Таким образом, энергия электрического поля конденсатора преобразуется в энергию магнитного поля катушки ($W_M = \frac{LI^2}{2}$).

3. В тот момент, когда конденсатор полностью разряжен (напряжение на его обкладках равно нулю), вся энергия электрического поля перешла в энергию магнитного поля. В этот момент ток через катушку достигает своего максимального значения.

4. Поскольку источник (конденсатор) иссяк, ток должен был бы начать уменьшаться. Однако, согласно закону Фарадея, любое изменение магнитного потока, пронизывающего контур, порождает в нём ЭДС индукции. В катушке возникает ЭДС самоиндукции ($\mathcal{E}_{s} = -L \frac{dI}{dt}$), которая, согласно правилу Ленца, стремится воспрепятствовать уменьшению тока.

Именно эта ЭДС самоиндукции поддерживает ток в цепи, не давая ему мгновенно исчезнуть. Катушка, накопившая энергию в магнитном поле, начинает работать как временный источник тока. Этот ток продолжает течь в том же направлении и начинает перезаряжать конденсатор, но уже в обратной полярности. Таким образом, катушка проявляет своего рода "инертность": она противодействует как нарастанию тока, так и его убыванию.

Ответ: Ток в катушке не прекращается из-за явления самоиндукции. В момент полной разрядки конденсатора вся энергия системы сосредоточена в магнитном поле катушки, а сила тока максимальна. Возникающая ЭДС самоиндукции поддерживает ток, заставляя его продолжать движение и перезаряжать конденсатор.

7. От чего зависит собственный период колебаний?

Собственный период электромагнитных колебаний в идеальном колебательном контуре (не имеющем активного сопротивления) зависит исключительно от его внутренних параметров: индуктивности ($L$) катушки и электроёмкости ($C$) конденсатора.

Эта зависимость выражается формулой Томсона:

$T = 2\pi\sqrt{LC}$

где:

$T$ — период собственных колебаний (в секундах),

$L$ — индуктивность катушки (в генри),

$C$ — ёмкость конденсатора (в фарадах).

Из формулы следует, что период колебаний прямо пропорционален квадратному корню из произведения индуктивности и ёмкости. Это означает, что:

• При увеличении индуктивности катушки ($L$) период колебаний увеличивается.
• При увеличении ёмкости конденсатора ($C$) период колебаний также увеличивается.

Физически это можно объяснить тем, что чем больше индуктивность, тем медленнее изменяется ток ("инертность" катушки выше), а чем больше ёмкость, тем дольше времени требуется для перезарядки конденсатора.

Ответ: Собственный период колебаний зависит от индуктивности катушки ($L$) и ёмкости конденсатора ($C$). Эта зависимость определяется формулой Томсона: $T = 2\pi\sqrt{LC}$.