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