На рисунке приведён график гармонических колебаний тока в идеальном колебательном контуре. Индуктивность катушки контура равна L = 0,2 Гн. Определить энергию электрического поля конденсатора, магнитного поля катушки и полную энергию контура в момент времени t = 5 мс.

Решение:

1. На графике видим, что при \( t = 5 \text{ мс} \) сила тока \( I = 10 \text{ мА} \) (максимальное значение).
2. Полная энергия колебательного контура \( W \) постоянна и равна максимальной энергии электрического поля \( W_E^{\text{max}} \) или максимальной энергии магнитного поля \( W_M^{\text{max}} \).
3. Максимальная энергия магнитного поля: \( W_M^{\text{max}} = \frac{L I_{\text{max}}^2}{2} \). Подставим значения: \( I_{\text{max}} = 10 \text{ мА} = 10 \cdot 10^{-3} \text{ А} \), \( L = 0.2 \text{ Гн} \).
4. \( W_M^{\text{max}} = \frac{0.2 \cdot (10 \cdot 10^{-3})^2}{2} = \frac{0.2 \cdot 100 \cdot 10^{-6}}{2} = 0.1 \cdot 100 \cdot 10^{-6} = 10 \cdot 10^{-6} \text{ Дж} = 10 \text{ мкДж} \).
5. Полная энергия контура \( W = 10 \text{ мкДж} \).
6. В момент времени \( t = 5 \text{ мс} \) сила тока максимальна ( \( I = I_{\text{max}} \) ), следовательно, энергия магнитного поля максимальна, а энергия электрического поля равна нулю ( \( W_E = 0 \) ), так как заряд конденсатора в этот момент равен нулю.

Ответ: Энергия электрического поля – 0; Энергия магнитного поля – 10 мкдж; Полная энергия контура – 10 мкдж.