Яан Калда. Электрические цепи · раздел книги

Калда, электрические цепи: задача 64

Условие

Схема ниже позволяет заряжать аккумулятор напряжением \(\emf = 12\) В от источника постоянного напряжения, меньшего \(\emf\): \(V_0 = 5\) В. Для этого ключ \(K\) периодически замыкают и размыкают — разомкнутый и замкнутый периоды имеют одинаковую длительность \(\tau = 10\) мс. Найдите средний зарядный ток, считая, что \(L = 1\) Гн. Диод можно считать идеальным; омическим сопротивлением катушки пренебречь.

Рисунок 54

▶Подсказка и ответСкрыть
Подсказка и ответ

Подсказка. В течение первого полупериода, когда \(K\) замкнут, к диоду приложено обратное напряжение батареи, и потому он закрыт; согласно идее 37, ток через катушку растёт линейно в соответствии с приложенным напряжением 5 В. В начале второго полупериода, когда ключ размыкается, этот ток будет перенаправлен через диод; диод откроется, поскольку это прямой ток. Теперь к катушке будет приложено напряжение \(-7\) В, что соответствует линейному уменьшению тока. Как только ток достигнет 0 А, диод снова закроется (к нему будет приложено обратное напряжение \(-7\) В). Средний зарядный ток находится как заряд, прошедший через батарею (площадь под графиком \(I(t)\) за второй полупериод), делённый на период.

Ответ. 8{,}9 мА.

Следующая задача 65 →