1. Из каких элементов состоит колебательный контур?
Колебательный контур состоит из двух основных элементов: конденсатора (накапливает электрическую энергию) и катушки индуктивности (накапливает магнитную энергию).
2. Каким образом в колебательном контуре можно возбудить свободные колебания?
Свободные колебания в контуре можно возбудить, зарядив конденсатор и замкнув цепь. Электрический заряд начнёт перетекать через катушку, превращаясь в магнитное поле, а затем обратно в электрическое поле конденсатора, вызывая колебания.
3. Почему свободные колебания в колебательном контуре затухают?
Свободные колебания затухают из-за электрического сопротивления проводников, приводящего к превращению энергии колебаний в тепло, а также из-за излучения электромагнитных волн, уносящих энергию из системы.
4. Как изменяется с течением времени: а) электрическая энергия конденсатора колебательного контура при гармонических колебаниях в контуре; б) энергия магнитного поля в колебательном контуре при затухающих колебаниях в контуре?
а) Энергия электрического поля конденсатора периодически изменяется: в моменты максимального заряда она максимальна, а при разряде уменьшается до нуля. б) Энергия магнитного поля катушки при затухающих колебаниях также изменяется: её максимальные значения постепенно уменьшаются из-за потерь энергии на нагрев проводника и излучение.
5 В чём состоит аналогия между свободными колебаниями пружинного маятника и колебаниями в колебательном контуре с точки зрения преобразования энергий?
Аналогия между свободными колебаниями пружинного маятника и колебаниями в контуре связана с периодическим превращением одного вида энергии в другой. В маятнике потенциальная энергия пружины превращается в кинетическую энергию груза и обратно. В колебательном контуре электрическая энергия конденсатора превращается в магнитную энергию катушки и наоборот.
6. Чему равен заряд конденсатора при свободных колебаниях в ко-лебательном контуре в тот момент времени, когда сила тока в контуре максимальна? Энергия какого поля (электрического или магнитного) достигает максимума в этот момент времени?
Когда сила тока в контуре максимальна, весь заряд с конденсатора уже перешёл на другую обкладку, поэтому заряд на конденсаторе в этот момент равен нулю. В этот момент энергия магнитного поля катушки максимальна, так как максимальный ток создаёт наибольшее магнитное поле.
7. Чему равна сила тока при свободных колебаниях в колебательном контуре в тот момент времени, когда заряд конденсатора максимален? Энергия какого поля (электрического или магнитного) достигает максимума в этот момент времени?
Когда заряд на конденсаторе максимален, движение зарядов прекращается, то есть сила тока в контуре равна нулю. В этот момент энергия электрического поля конденсатора максимальна, так как весь запас энергии хранится в виде заряда на его обкладках.