Global EE

Нелинейные Цепи… — Задание 25 ЕГЭ по физике №00003214

Задание №25. Электродинамика. Высокий Уровень Сложности

Нелинейные Цепи RC, RL, RLC, Диоды

№2. Задание 25

ID: 00003214

Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена с источником питания с ЭДС E и двумя одинаковыми резисторами R. Электрическая схема соединения показана на рис.1. В начальный момент ключ в цепи замкнут. В момент времени t = 0 ключ размыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рис.2.

Рисунок к заданию 25 ЕГЭ по физике — Нелинейные Цепи RC, RL, RLC, Диоды

Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при размыкании ключа сила тока плавно уменьшается до некоторого нового значения I₁. Определите значение силы тока I₁. Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.

Источник: ФИПИ

Решение

Дано:

$\varepsilon, \quad R, \quad L$ — два резистора $R$ каждый, ключ изначально замкнут.

Найти:

$I_1$ — установившийся ток после размыкания ключа.

Решение:

До размыкания. Ключ замкнут, один путь — через ключ с нулевым сопротивлением. Весь ток идёт через ключ, минуя параллельный резистор. В цепи остаётся только один резистор $R$ последовательно с катушкой:

$$I_0 = \frac{\varepsilon}{R}$$

По графику $I_0 = 4\text{ А}$.

После размыкания. Лёгкий путь исчезает, ток течёт через оба резистора последовательно:

$$R_\text{общ} = R + R = 2R$$

Новый установившийся ток:

$$I_1 = \frac{\varepsilon}{2R} = \frac{I_0}{2} = \frac{4}{2} = 2\text{ А}$$

Почему плавно? Катушка индуктивности препятствует резкому изменению тока: возникает ЭДС самоиндукции, которая по правилу Ленца поддерживает прежнее направление тока. Ток убывает плавно до $I_1$.

Ответ

2

Видеоразбор

Другие задания по теме «Нелинейные Цепи RC, RL, RLC, Диоды» (8)