Ответьте на вопросы, страница 165 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

Почему колебание значений силы тока и напряжения в сети являются вынужденными колебаниями?

Как можно изменить частоту электромагнитных колебаний?

Почему колебание значений силы тока и напряжения в сети являются вынужденными колебаниями?

Колебания силы тока и напряжения в электрической сети являются вынужденными, потому что они происходят под действием внешней периодически изменяющейся силы, а не за счет первоначально запасенной в системе энергии. Такой внешней силой является электродвижущая сила (ЭДС), которую создают генераторы на электростанциях.
Генератор вырабатывает переменное напряжение, которое заставляет свободные заряды в проводниках цепи совершать упорядоченные колебательные движения. Частота этих колебаний (в России и многих других странах — 50 Гц) определяется исключительно частотой вращения ротора генератора и не зависит от собственных параметров сети, таких как ее индуктивность и емкость.
Если бы генератор прекратил работу, то из-за наличия активного сопротивления в сети, которое приводит к потерям энергии на нагрев, колебания очень быстро бы затухли. Таким образом, для поддержания незатухающих колебаний необходим постоянный приток энергии извне, который и обеспечивает генератор, навязывая (вынуждая) всей сети колебаться со своей частотой.

Ответ: Колебания силы тока и напряжения в сети являются вынужденными, так как они поддерживаются внешней периодической ЭДС, создаваемой генераторами на электростанциях, и происходят с частотой этой ЭДС, а не с собственной частотой электрической цепи.

Как можно изменить частоту электромагнитных колебаний?

Частоту свободных электромагнитных колебаний можно изменить, поменяв параметры колебательного контура, в котором они происходят. Основными элементами, определяющими частоту колебаний, являются индуктивность ($L$) катушки и электроёмкость ($C$) конденсатора.
Период свободных электромагнитных колебаний в идеальном LC-контуре (без сопротивления) определяется формулой Томсона:
$ T = 2\pi\sqrt{LC} $
Частота колебаний $ \nu $ — это величина, обратная периоду ($ \nu = \frac{1}{T} $). Соответственно, формула для частоты выглядит так:
$ \nu = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} $
Из этой формулы видно, что частота обратно пропорциональна квадратному корню из произведения индуктивности и ёмкости. Следовательно, для увеличения частоты колебаний необходимо уменьшить индуктивность $L$ или ёмкость $C$, а для уменьшения частоты – наоборот, увеличить один из этих параметров. На практике это основной принцип настройки радиоприемников, где используются конденсаторы переменной ёмкости или катушки с переменной индуктивностью.

Ответ: Частоту электромагнитных колебаний можно изменить путем изменения индуктивности ($L$) или электроёмкости ($C$) колебательного контура.