Решение: Колебания в контуре
Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения. В момент $t = 0$ переключатель $K$ переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б отображают изменения с течением времени физических величин, характеризующих электромагнитные колебания, возникшие в контуре после этого ($T$ — период колебаний). Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут отображать.
Решение по шагам
4 шагаДо переключения конденсатор заряжен, а ток в контуре отсутствует. После подключения катушки возникают свободные электромагнитные колебания.
$$q(t) = q_0\cos\left(\omega t + \varphi\right)$$График А начинается с отрицательного значения, близкого к максимуму по модулю, и повторяет это значение через период. Это может быть заряд левой обкладки конденсатора.
$$q(0) < 0,\quad q(T) = q(0)$$Сила тока равна производной заряда по времени. В начальный момент заряженный конденсатор не создаёт тока, поэтому график тока должен начинаться с нуля. График Б обладает этим свойством.
$$I = \dfrac{dq}{dt}$$Энергии электрического и магнитного полей не могут быть отрицательными, поэтому графики А и Б им соответствовать не могут.
$$W_\text{э} \geq 0,\quad W_\text{м} \geq 0$$А — 3, Б — 2; ответ: 32
Где здесь ошибаются
Выбирать энергию поля по графику, который принимает отрицательные значения.
Путать заряд конденсатора с силой тока: ток равен производной заряда.
Не учитывать, что в момент начала колебаний ток в контуре равен нулю.