Решение задачи №18: Анализ электромагнитных колебаний

Задача №18 Анализ условия: В начальный момент времени \( t = 0 \) конденсатор полностью заряжен. Левая обкладка конденсатора соединена с положительным полюсом источника, значит, её заряд \( q > 0 \) и максимален. После перевода ключа в положение 2 в контуре начинаются свободные электромагнитные колебания. Анализ графика А: На графике А величина в начальный момент времени \( t = 0 \) максимальна и положительна. Значение функции меняется по закону косинуса и принимает как положительные, так и отрицательные значения. Период колебаний совпадает с периодом \( T \). 1) Сила тока в катушке в начальный момент равна нулю (ток не может возникнуть мгновенно из-за самоиндукции). Не подходит. 4) Заряд левой обкладки конденсатора в начальный момент положителен и максимален. В процессе колебаний заряд обкладки меняет знак. Это полностью соответствует графику А. Следовательно, А — 4. Анализ графика Б: На графике Б величина всегда неотрицательна (выше оси времени) и совершает колебания с периодом в два раза меньшим, чем \( T \) (за время \( T \) происходит два полных цикла изменения энергии). В начальный момент времени \( t = 0 \) значение величины равно нулю. 2) Энергия электрического поля конденсатора \( W_e = \frac{q^2}{2C} \). Так как в начальный момент заряд \( q \) максимален, то и энергия должна быть максимальна. Не подходит. 3) Энергия магнитного поля катушки \( W_m = \frac{LI^2}{2} \). В начальный момент ток \( I = 0 \), следовательно, энергия магнитного поля равна нулю. В процессе колебаний энергия всегда положительна или равна нулю. Это полностью соответствует графику Б. Следовательно, Б — 3. Ответ: А — 4 (заряд левой обкладки конденсатора) Б — 3 (энергия магнитного поля катушки) Заполним таблицу: А: 4 Б: 3 Итоговый ответ: 43.