Задачи › Переходные процессы в RL- и RLC-цепях, диод и катушка

Ток при замыкании ключа

  1. Ток при замыкании ключа

    ЕГЭ 2019, 11 кл.
    3/10

    Катушка, 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.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Вспомните, как ведёт себя ток в катушке при изменении: ЭДС самоиндукции препятствует его мгновенному скачку.

    Ответ

    \(I_1 = 6\) А.

    Решение

    1. 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.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи