Решение: Колебания в контуре
Конденсатор идеального колебательного контура длительное время подключён к источнику постоянного напряжения (см. рисунок). В момент $t=0$ переключатель $К$ переводят из положения 1 в положение 2. Графики А и Б отображают изменения с течением времени $t$ физических величин, характеризующих возникшие после этого колебания в контуре. $T$ — период электромагнитных колебаний в контуре. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут отображать.
Решение по шагам
4 шагаПосле переключения в контуре возникают свободные электромагнитные колебания. Заряд конденсатора изменяется по гармоническому закону и может принимать как положительные, так и отрицательные значения.
$$q(t)=q_\mathrm{m}\cos(\omega t+\varphi)$$График А меняет знак, а его значения повторяются через период $T$. Следовательно, он может изображать заряд левой обкладки конденсатора.
Энергия магнитного поля катушки определяется квадратом силы тока, поэтому не может быть отрицательной и достигает двух максимумов за период $T$.
$$W_\mathrm{м}=\dfrac{LI^2}{2}$$График Б является неотрицательным и имеет период $T/2$, значит, он изображает энергию магнитного поля катушки.
А–3, Б–1; ответ: 31
Где здесь ошибаются
Выбирают силу тока для графика А, не учитывая фазу колебаний.
Считают, что энергия магнитного поля может принимать отрицательные значения.
Путают период изменения энергии с периодом изменения заряда или силы тока.