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.
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
$\varepsilon, \quad R, \quad L$ — два резистора $R$ каждый, ключ изначально замкнут.
$I_1$ — установившийся ток после размыкания ключа.
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 $I_1$.
2