Номер 4, 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 4, страница 194.

Условие.

4. Почему сила тока в колебательном контуре увеличивается и уменьшается постепенно?

Решение.

Сила тока в колебательном контуре, состоящем из катушки индуктивности и конденсатора, изменяется постепенно из-за явления электромагнитной самоиндукции.

Процесс можно описать следующим образом:

1. Когда заряженный конденсатор начинает разряжаться, в цепи возникает электрический ток. Этот ток, проходя через катушку индуктивности, создает вокруг нее переменное магнитное поле, а следовательно, и переменный магнитный поток, пронизывающий витки самой катушки.

2. Согласно закону электромагнитной индукции, любое изменение магнитного потока через замкнутый контур порождает в этом контуре ЭДС индукции. В данном случае возникает ЭДС самоиндукции, величина которой пропорциональна скорости изменения силы тока:

$\mathcal{E}_{с} = -L \frac{dI}{dt}$

где $\text{L}$ — индуктивность катушки, а $\frac{dI}{dt}$ — скорость изменения силы тока.

3. Знак "минус" в формуле отражает правило Ленца, согласно которому индукционный ток (и порождающая его ЭДС) всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызывающей, то есть изменению силы тока.

• Когда ток в контуре нарастает (конденсатор разряжается), ЭДС самоиндукции направлена против тока, что мешает ему быстро увеличиваться. Ток нарастает плавно.
• Когда ток в контуре убывает (конденсатор перезаряжается, и энергия магнитного поля катушки преобразуется обратно в энергию электрического поля), ЭДС самоиндукции направлена в ту же сторону, что и ток, поддерживая его и не давая ему исчезнуть мгновенно. Ток убывает также плавно.

Таким образом, катушка индуктивности проявляет своего рода "инертность" по отношению к изменению тока, подобно тому как масса тела в механике препятствует быстрому изменению его скорости. Именно эта "инертность" и является причиной того, что сила тока в колебательном контуре не может изменяться скачком, а увеличивается и уменьшается постепенно.

Ответ: Сила тока в колебательном контуре изменяется постепенно из-за явления самоиндукции в катушке. Возникающая при изменении тока ЭДС самоиндукции, согласно правилу Ленца, всегда противодействует этому изменению: она замедляет нарастание тока и препятствует его резкому убыванию, что и обеспечивает плавный, колебательный характер изменения силы тока.