Решение: Колебания в идеальном 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 физических величин, характеризующих электромагнитные колебания 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 шагаПосле переключения конденсатор и катушка образуют идеальный колебательный контур. Сила тока и заряд конденсатора изменяются гармонически, а энергия магнитного поля зависит от квадрата силы тока.
$$W_\text{м}=\dfrac{LI^2}{2}$$Энергия магнитного поля катушки не может быть отрицательной и изменяется с удвоенной частотой по сравнению с током. Этому соответствует график А.
$$W_\text{м}(t)\propto I^2(t)$$Заряд левой обкладки конденсатора изменяется гармонически и может принимать положительные и отрицательные значения. По виду графика Б ему соответствует физическая величина 3.
Заряд правой обкладки имеет противоположный знак по сравнению с зарядом левой обкладки, поэтому график Б соответствует именно заряду левой обкладки.
Где здесь ошибаются
Выбирают силу тока вместо энергии магнитного поля, не учитывая зависимость энергии от квадрата тока.
Путают заряды левой и правой обкладок, которые имеют противоположные знаки.
Считают, что энергия магнитного поля может принимать отрицательные значения.