ГДЗ по физике, 11 класс, Мякишев, номер 19.4: Гармонические электромагнитные колебания в колебательном контуре.

План решения:

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать физические принципы работы цепи постоянного тока и колебательного контура. В цепи постоянного тока ключевым является наличие источника энергии для поддержания неизменного направления движения зарядов. В колебательном контуре энергия периодически перетекает из электрического поля в магнитное и обратно, поэтому там критически важны элементы, способные накапливать эту энергию: конденсатор (электрическое поле) и катушка индуктивности (магнитное поле). Резисторы и источники тока не являются обязательными элементами самого идеального колебательного контура.

Вычисление и анализ:

Рассмотрим пункт (А) : цепь постоянного тока. Чтобы ток тек постоянно, необходим источник ЭДС (батарея, генератор). Без него ток быстро затухнет из-за сопротивления проводников. Таким образом, обязательный элемент — это источник тока. Обычно в таких задачах под «обязательным элементом» подразумевается именно источник питания, так как без него цепь не функционирует как источник постоянного тока.

Рассмотрим пункт (Б) : колебательный контур. Идеальный колебательный контур состоит из двух реактивных элементов: конденсатора (C) и катушки индуктивности (L). Именно их взаимодействие обеспечивает гармонические электромагнитные колебания с частотой, определяемой формулой Томсона: f=1/2πLC или периодом T=2πLC. Если убрать один из этих элементов, колебания невозможны. Источник тока и резистор (в идеальном случае) в контур не входят.

В стандартных школьных тестах по этой теме список вариантов обычно выглядит так: 1. Источник тока 2. Конденсатор 3. Катушка индуктивности 4. Резистор (Или аналогичный набор). Для цепи постоянного тока (А) обязателен Источник тока . Для колебательного контура (Б) обязательны Конденсатор и Катушка индуктивности . Однако, если нужно выбрать один наиболее специфический элемент, отличающий его от обычной цепи, или если вопрос предполагает выбор пары, то ответ формируется из номеров этих элементов. Часто в таких заданиях требуется указать номера всех обязательных элементов. Для контура это C и L. Для цепи постоянного тока — источник.

Если предположить типичную нумерацию: 1 - источник, 2 - конденсатор, 3 - катушка, 4 - резистор. Тогда для (А) подходит 1. Для (Б) подходят 2 и 3. Ответ записывается как последовательность цифр и букв. Например: 1А; 2Б, 3Б. Или просто цифры, соответствующие элементам.

Уточним формулировку: «Выберите... обязательный элемент». В единственном числе? Для контура невозможно выделить один единственный обязательный элемент, так как нужны оба. Но часто в тестах спрашивают: какой элемент необходим для возникновения колебаний, которого нет в простой цепи? Или же список содержит комбинации. Давайте посмотрим на логику: без источника нет постоянного тока. Без L и C нет колебаний. Скорее всего, в исходном списке были конкретные названия. Допустим, варианты: 1) Источник тока 2) Амперметр 3) Конденсатор 4) Катушка индуктивности Тогда для А нужен 1. Для Б нужны 3 и 4. Запись ответа: 1А; 3Б, 4Б.

Проверка:

Действительно, постоянный ток требует разности потенциалов, создаваемой источником. Электромагнитные колебания требуют обмена энергией между электрическим полем конденсатора и магнитным полем катушки. Формула Томсона подтверждает зависимость периода только от L и C. Следовательно, эти два элемента являются фундаментальными для контура. Ответ логичен и соответствует физике процесса.