Номер 2, страница 57 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

2. Какие электромагнитные колебания в контуре называются свободными?

2.

Свободными электромагнитными колебаниями называют периодические или почти периодические изменения заряда ($q$), силы тока ($I$) и напряжения ($U$), которые возникают в электрической цепи (колебательном контуре) после того, как она была выведена из состояния равновесия и предоставлена самой себе. Это означает, что колебания происходят за счет первоначально запасенной в контуре энергии, без дальнейшего воздействия со стороны внешних источников.

Рассмотрим идеальный колебательный контур, состоящий из конденсатора емкостью $C$ и катушки индуктивностью $L$. Чтобы возбудить в нем свободные колебания, нужно сообщить ему начальный запас энергии. Например, можно зарядить конденсатор, сообщив ему заряд $q_m$ и энергию электрического поля $W_э = \frac{q_m^2}{2C}$, а затем замкнуть его на катушку.

После замыкания цепи начнется процесс, в котором энергия электрического поля конденсатора будет переходить в энергию магнитного поля катушки ($W_м = \frac{LI^2}{2}$), и наоборот. Этот непрерывный обмен энергией между конденсатором и катушкой и представляет собой свободные электромагнитные колебания.

Важнейшей характеристикой свободных колебаний является то, что они происходят с определенной, свойственной только данной системе частотой, которая называется собственной частотой контура. В идеальном LC-контуре (без сопротивления) период свободных колебаний $T$ можно рассчитать по формуле Томсона:
$T = 2\pi\sqrt{LC}$

В отличие от свободных, вынужденные колебания происходят под действием внешней периодической электродвижущей силы (ЭДС) и их частота равна частоте этой внешней силы. В реальных же контурах всегда есть активное сопротивление $R$, из-за которого часть энергии расходуется на нагрев проводников. Поэтому свободные колебания в реальном контуре всегда являются затухающими (их амплитуда со временем уменьшается).

Ответ: Свободные электромагнитные колебания — это колебания, возникающие в колебательном контуре за счет начального запаса энергии (например, после зарядки конденсатора) и происходящие в дальнейшем без подвода энергии от внешних источников с собственной частотой, определяемой параметрами самого контура.