Номер 166, страница 53 - гдз по физике 11 класс сборник задач Дорофейчик, Силенков

166. Укажите номера электрических цепей (рис. 39), в которых после замыкания ключа $K$ могут происходить:

а) свободные электромагнитные колебания;

б) свободные незатухающие электромагнитные колебания.

Рис. 39

а) свободные электромагнитные колебания

Свободные электромагнитные колебания возникают в замкнутом контуре, который содержит одновременно и катушку индуктивности ($L$), и конденсатор ($C$). Такие контуры называют колебательными. Для того чтобы колебания начались, в контуре должен быть начальный запас электромагнитной энергии. В рассматриваемых схемах конденсатор $C$ предварительно заряжен, что и обеспечивает этот начальный запас.

Проанализируем все цепи после замыкания ключа K:

• В цепях 1, 2 и 6 отсутствует один из ключевых элементов колебательного контура (в цепи 1 нет конденсатора, в цепях 2 и 6 нет катушки индуктивности). Поэтому в них свободные электромагнитные колебания невозможны.

• Цепь 3 представляет собой идеальный LC-контур. После замыкания ключа заряженный конденсатор начнет разряжаться через катушку, что приведет к возникновению свободных электромагнитных колебаний.

• Цепи 4, 5 и 7 являются RLC-контурами, так как помимо конденсатора и катушки индуктивности содержат резистор ($R$). Резистор вызывает потери энергии (она превращается в тепло), поэтому колебания в таких контурах будут затухающими. Тем не менее, затухающие колебания также являются свободными, поскольку они происходят в контуре после первоначального сообщения ему энергии без дальнейшего воздействия со стороны внешних источников.

Таким образом, свободные электромагнитные колебания (как затухающие, так и незатухающие) могут происходить в цепях 3, 4, 5 и 7.

Ответ: 3, 4, 5, 7.

б) свободные незатухающие электромагнитные колебания

Свободные незатухающие электромагнитные колебания — это идеализированная модель, в которой полная энергия колебательного контура сохраняется с течением времени. Это возможно только в том случае, если в контуре отсутствуют потери энергии. Основной причиной потерь является наличие активного сопротивления ($R$), на котором энергия рассеивается в виде тепла.

• В цепях 4, 5 и 7 присутствует резистор $R$, поэтому энергия в них будет необратимо расходоваться, и колебания будут затухающими.

• Цепь 3 представляет собой идеальный LC-контур, в котором нет элемента с активным сопротивлением. Если пренебречь сопротивлением соединительных проводов и самой катушки, то потери энергии в этой цепи отсутствуют. Именно в этой цепи будут происходить свободные незатухающие электромагнитные колебания.

Ответ: 3.