Три разомкнутых кольца
7/10Три одинаковых разомкнутых кольца изготовлены из проволоки, покрытой изоляцией. Электрическое сопротивление каждого кольца \(R\), индуктивность \(L\). Три кольца сложили вместе, так что расстояние между проволоками пренебрежимо мало. К первому кольцу подключили переменное напряжение с амплитудой \(U_1\) и частотой \(\nu\). Второе кольцо закоротили, третье оставили разомкнутым. Найдите амплитуду колебаний напряжения на третьем кольце.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаМагнитный поток пронизывает все кольца одинаково, поэтому ЭДС индукции в каждом кольце одна и та же. Запишите закон Ома для первых двух колец и сложите их, чтобы получить уравнение на сумму токов.
Ответ\(U_3 = \dfrac{\omega L U_1}{\sqrt{R^2+4L^2\omega^2}}\), где \(\omega = 2\pi\nu\).
РешениеМагнитный поток \(\Phi = L(I_1+I_2)\) одинаков во всех трёх кольцах, поэтому ЭДС индукции \(\mathcal{E} = -L(\dot I_1+\dot I_2)\). Для первого кольца \(U_1\cos\omega t + \mathcal{E} = I_1R\), для второго (без источника) \(\mathcal{E} = I_2R\). Сложив их, получаем \[U_1\cos\omega t - 2L\dot I = IR, \qquad I = I_1+I_2.\] Установившийся ток \(I = I_0\cos(\omega t-\varphi)\), где \[I_0 = \frac{U_1}{\sqrt{R^2+4L^2\omega^2}}, \qquad \operatorname{tg}\varphi = \frac{2L\omega}{R}.\] Амплитуда ЭДС индукции в третьем кольце (напряжение на его разомкнутых концах) равна \(LI_0\omega\), откуда \[U_3 = \frac{\omega L U_1}{\sqrt{R^2+4L^2\omega^2}}.\]
Похожие задачи
- Контур в соленоиде Савченко, №11.3.1
- Согнутый виток Савченко, №11.3.2
- Соосные соленоиды Савченко, №11.3.3
- Задача 11.3.4 Савченко, №11.3.4
- Задача 11.3.5 Савченко, №11.3.5
- Задача 11.3.6 Савченко, №11.3.6