Номер 1, страница 194 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 44. Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания. Вопросы для самопроверки - номер 1, страница 194.

Условие.

1. Что называют колебательным контуром?

Решение.

Колебательным контуром называют замкнутую электрическую цепь, которая состоит из соединённых между собой конденсатора и катушки индуктивности. Это простейшая система, в которой могут возникать и поддерживаться свободные электромагнитные колебания.

Основное свойство колебательного контура — способность запасать энергию и обмениваться ею между двумя своими элементами. Энергия периодически переходит из электрической формы (запасённой в электрическом поле конденсатора) в магнитную (запасённую в магнитном поле катушки индуктивности) и обратно.

Рассмотрим процесс колебаний в идеальном контуре (сопротивление которого равно нулю, $R = 0$):
1. В начальный момент времени конденсатору сообщают максимальный заряд $q_m$. Вся энергия системы сосредоточена в его электрическом поле: $W = W_{E_{max}} = \frac{q_m^2}{2C}$.
2. Конденсатор начинает разряжаться через катушку. В цепи возникает нарастающий электрический ток $\text{i}$, который создаёт в катушке магнитное поле. Энергия электрического поля переходит в энергию магнитного поля.
3. В момент, когда конденсатор полностью разрядится ($q=0$), ток в цепи и энергия магнитного поля достигнут максимальных значений ($I_m$). Вся энергия контура перейдёт в энергию магнитного поля катушки: $W = W_{M_{max}} = \frac{LI_m^2}{2}$.
4. Далее, вследствие явления самоиндукции, ток в катушке не может прекратиться мгновенно. Он убывает, поддерживая ЭДС самоиндукции, которая перезаряжает конденсатор, но с противоположной полярностью на обкладках. Энергия магнитного поля снова преобразуется в энергию электрического поля.
5. Когда ток в катушке станет равным нулю, конденсатор окажется полностью перезаряженным. После этого весь процесс повторяется в обратном направлении, завершая один полный цикл колебаний.

Период собственных (свободных) электромагнитных колебаний в идеальном контуре определяется формулой Томсона:
$T = 2\pi\sqrt{LC}$,
где $\text{L}$ — индуктивность катушки, а $\text{C}$ — ёмкость конденсатора.

В реальных колебательных контурах всегда присутствует активное сопротивление $\text{R}$ (в проводах катушки и соединительных проводах), которое приводит к потерям энергии на тепло (согласно закону Джоуля-Ленца). Из-за этого свободные колебания в реальном контуре являются затухающими. Для получения незатухающих колебаний необходимо постоянно восполнять потери энергии от внешнего источника.

Ответ: Колебательный контур — это электрическая цепь, состоящая из индуктивности (катушки) и ёмкости (конденсатора), в которой могут происходить электромагнитные колебания, т.е. периодические изменения заряда, тока и напряжения.