Ток при замыкании ключа
3/10Катушка, обладающая индуктивностью \(L\), соединена с источником питания с ЭДС \(\mathcal{E}\) и двумя одинаковыми резисторами \(R\). Электрическая схема соединения показана на рис. 1. В начальный момент ключ в цепи разомкнут. В момент времени \(t = 0\) ключ замыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рис. 2. Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается до некоторого нового значения \(I_1\). Определите значение силы тока \(I_1\). Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаВспомните, как ведёт себя ток в катушке при изменении: ЭДС самоиндукции препятствует его мгновенному скачку.
Ответ\(I_1 = 6\) А.
Решение1. Сила тока определяется законом Ома для полной цепи: \(IR_{\text{общ}} = \mathcal{E} + \mathcal{E}_{\text{инд}}\), где \(I\) — сила тока в цепи, \(R_{\text{общ}}\) — сопротивление цепи, а \(\mathcal{E}_{\text{инд}} = -L\dfrac{\Delta I}{\Delta t}\) — ЭДС самоиндукции, возникающая только при изменении силы тока и препятствующая его изменению согласно правилу Ленца. 2. До замыкания ключа \(R_{\text{общ}} = R\), сила тока через амперметр определяется законом Ома для замкнутой цепи: \(I_0 = \dfrac{\mathcal{E}}{R}\). 3. При замыкании ключа сопротивление цепи скачком уменьшается в 2 раза, но ЭДС самоиндукции препятствует изменению силы тока через катушку. Поэтому сила тока через катушку при замыкании ключа не претерпевает скачка. 4. Постепенно ЭДС самоиндукции уменьшается до нуля, а сила тока через катушку плавно возрастает до стационарного значения: \(I_1 = 2\dfrac{\mathcal{E}}{R} = 2I_0 = 6\) А.
Похожие задачи
- Сопротивление резистора (A30) ЕГЭ 2008, 11 кл.
- Падение напряжения на резисторе (A30) ЕГЭ 2008, 11 кл.
- Лампа, загорающаяся позже ЕГЭ 2018, 11 кл.
- Катушка с резистором ЕГЭ 2021, 11 кл.
- Графики в контуре ЕГЭ 2025, 11 кл.
- Ключ и катушка (C4) ЕГЭ 2008, 11 кл.