Конденсатор колебательного контура подключен к источнику постоянного напряжения. Графики А и Б представляют зависимость от времени физических величин, характеризующих колебания в контуре после переведения переключателя К в положение 2 в момент t = 0. Установите соответствие между графиками и физическими величинами, зависимости которых от времени эти графики могут представлять. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Решение:

При переключении в положение 2 в момент t = 0, конденсатор начинает разряжаться, а ток в цепи нарастает. График А представляет собой косинусоиду, которая начинается с максимального значения и убывает до нуля. Это соответствует зависимости энергии или заряда от времени при разряде конденсатора. График Б (который не изображен, но предполагается, что он будет волнообразным, начинающимся с нуля) мог бы представлять ток или энергию магнитного поля.

Исходя из графика А, где зависимость начинается с максимального значения, это может быть:

• 1. Заряд левой обкладки конденсатора: В момент переключения (t=0) конденсатор максимально заряжен.
• 2. Энергия электрического поля конденсатора: Так как энергия пропорциональна квадрату заряда \( W_C = \frac{q^2}{2C} \), она также будет максимальной в начальный момент.

Если предположить, что график Б начинается с нуля и затем растет, то он может представлять:

• 3. Сила тока в катушке: Ток в идеальном LC-контуре в начальный момент равен нулю, затем нарастает.
• 4. Энергия магнитного поля катушки: Энергия магнитного поля пропорциональна квадрату тока \( W_L = \frac{LI^2}{2} \), поэтому она также будет равна нулю в начальный момент.

Однако, по условию, необходимо сопоставить только график А с предложенными величинами.

График А:

• 1. Заряд левой обкладки конденсатора: Максимален в момент t=0.
• 2. Энергия электрического поля конденсатора: Максимальна в момент t=0.

В условии есть только один график А. Если предположить, что вопрос подразумевает выбор одного или двух соответствий, то графику А могут соответствовать величины 1 и 2.

Однако, типичные графики колебаний в LC-контуре выглядят так:

• Заряд (q) или напряжение (U) — косинусоида, начинающаяся с максимума.
• Ток (I) или энергия магнитного поля (W_L) — синусоида, начинающаяся с нуля.

Поскольку график А выглядит как убывающая косинусоида, это соответствует заряду (1) или энергии электрического поля (2).

Так как нам нужно выбрать одно соответствие для буквы А, и обе величины (1 и 2) имеют одинаковый вид графика, мы можем выбрать любую из них, если не указано иное. Часто в подобных задачах подразумевается, что заряд и энергия поля имеют одинаковую форму. Без графика Б, который был бы в паре с А, сложно сделать однозначный выбор между 1 и 2, если они должны быть разными. Но если они могут быть одинаковыми, то подходят оба.

Предположим, что график А представляет собой заряд. Тогда ток будет иметь вид синусоиды. Энергия поля конденсатора связана с квадратом заряда, а энергия магнитного поля — с квадратом тока. Если заряд косинусоида, то энергия поля конденсатора также будет косинусоидой, но всегда положительной. Ток будет синусоидой. Энергия магнитного поля будет синусоидой в квадрате (всегда положительная).

Учитывая, что график А начинается с максимального значения и далее убывает, это соответствует либо заряду конденсатора, либо энергии электрического поля конденсатора.

Давайте выберем заряд как более фундаментальную величину.

Сопоставление:

• A — 1 (Заряд левой обкладки конденсатора)

Если бы график Б был синусоидой, начинающейся с нуля, то ему соответствовал бы ток (3) или энергия магнитного поля (4).

Формат таблицы:

Ответ: А — 1.