Стабилитрон и катушка
7/10Из батарейки с ЭДС \(2U_0\), резистора с сопротивлением \(R\), которое намного больше внутреннего сопротивления батарейки, идеальной катушки индуктивностью \(L\), стабилитрона \(S\) и ключа \(K\) собрали цепь, схема которой изображена на левом рисунке. Стабилитрон — это полупроводниковый элемент, подобный диоду, который при подключении в прямом направлении открывается (начинает проводить ток) при напряжении \(U_{\text{пр}}\), а при подключении в обратном направлении — открывается при напряжении стабилизации \(U_{\text{ст}}\). Идеализированная вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона показана на рисунке справа сплошной жирной линией, а реальная ВАХ обозначена пунктирной линией. У используемого в данной цепи стабилитрона \(U_{\text{пр}} = U_0\), а \(U_{\text{ст}} = 10U_0\), его ВАХ можно считать идеализированной.

Ключ в цепи замыкают, ждут некоторое время и размыкают в тот момент, когда напряжение на резисторе составляет \(3U_0/2\).
Найдите силу тока, текущего через резистор сразу после замыкания ключа.
Определите заряды, протекающие через стабилитрон при замкнутом и разомкнутом ключе.
Какое количество теплоты выделится в стабилитроне за всё время?
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаПока стабилитрон открыт в прямом направлении, на нём и на катушке напряжение \(U_0\), а ток в катушке растёт линейно. Заряд через стабилитрон — площадь под графиком его тока.
Ответ1) \(I_0 = \dfrac{U_0}{R}\); 2) \(q_S^{(1)} = \dfrac{L U_0}{2R^2}\), \(q_S^{(2)} = \dfrac{9 L U_0}{80 R^2}\); 3) \(Q = \dfrac{13 L U_0^2}{8 R^2}\).
Похожие задачи
- Цепь с неизвестными МОШ 2018/19, 11 кл.
- Контур с диодом МОШ 2021/22, 11 кл.
- Явления при размыкании МОШ 2021/22, 11 кл.
- Заряд и теплота МОШ 2022/23, 11 кл.
- Диод, катушка и конденсатор МОШ 2013/14, 11 кл.
- С двумя батарейками МОШ 2023/24, 11 кл.