Номер 4, страница 196 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 4. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 45. Вынужденные электромагнитные колебания - номер 4, страница 196.

Условие.

4. Где используется явление резонанса электромагнитных колебаний?

Решение.

Решение

Явление резонанса электромагнитных колебаний — это резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний в электрической цепи (колебательном контуре), которое происходит, когда частота внешнего переменного напряжения совпадает с собственной частотой колебаний контура. Собственная частота колебательного контура $ f_0 $ определяется его индуктивностью $ L $ и ёмкостью $ C $ по формуле Томсона: $ f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} $. Это свойство избирательно реагировать на определённую частоту нашло широкое применение в науке и технике.

Радиосвязь и телевидение

Это классический пример использования резонанса. В любом радио- или телеприёмнике есть входной колебательный контур. Настраивая приёмник на нужную станцию или канал, мы изменяем параметры контура (чаще всего ёмкость переменного конденсатора), тем самым изменяя его собственную резонансную частоту. Когда эта частота совпадает с частотой несущей волны передающей станции, в контуре возникает резонанс. Амплитуда тока и напряжения на этой частоте резко увеличивается, что позволяет выделить слабый сигнал нужной станции на фоне множества других радиоволн и шумов, и усилить его для дальнейшей обработки.

Микроволновые печи

В микроволновой печи специальное устройство — магнетрон — генерирует электромагнитные волны сверхвысокой частоты (около 2,45 ГГц). Эта частота выбрана так, чтобы она совпадала с резонансной частотой колебаний полярных молекул воды. Когда микроволны воздействуют на пищу, содержащую воду, они вызывают резонанс в её молекулах. Молекулы воды начинают интенсивно вращаться, и энергия их движения за счёт трения переходит в тепло, что приводит к быстрому нагреву продукта по всему объёму.

Медицина (Магнитно-резонансная томография, МРТ)

Метод МРТ основан на явлении ядерного магнитного резонанса. Ядра атомов водорода (протоны), которыми богато человеческое тело, помещаются в очень сильное постоянное магнитное поле. Затем на них воздействуют радиочастотными импульсами с частотой, равной резонансной частоте прецессии этих ядер. В результате резонанса ядра поглощают энергию. После окончания импульса они возвращаются в исходное состояние, излучая при этом ответный сигнал. Эти сигналы регистрируются и обрабатываются компьютером, который строит детальные послойные изображения внутренних органов и мягких тканей.

Беспроводная передача энергии и RFID-технологии

Резонанс используется для эффективной беспроводной передачи энергии. В системах беспроводной зарядки (например, для смартфонов или электромобилей) и в пассивных RFID-метках (в транспортных картах, магазинах) используются две катушки индуктивности (в передатчике и в приёмнике), настроенные на одну и ту же резонансную частоту. Это позволяет передавать энергию между ними с высокой эффективностью даже на некотором расстоянии, что обеспечивает питание или зарядку устройства без физического контакта.

Ответ: Явление резонанса электромагнитных колебаний используется для избирательного усиления сигналов определённой частоты или для эффективной передачи энергии. Ключевые области применения: настройка радио- и телеприёмников на нужную волну; нагрев пищи в микроволновых печах за счёт резонансного поглощения энергии молекулами воды; получение медицинских изображений в аппаратах МРТ; беспроводная зарядка устройств и работа RFID-меток.