Global EE

Э/м Индукция — Задание 21 ЕГЭ по физике №00010679

Задание №21. Качественная Задача

Э/м Индукция

№2. Задание 21

ID: 00010679

Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена последовательно с источником постоянного тока с ЭДС E и резисторами $R_1$ и $R_2$, имеющими одинаковое сопротивление $R_1$ = $R_2$ = R, как показано на рисунке. В начальный момент ключ в цепи разомкнут.

Рисунок к заданию 21 ЕГЭ по физике — Э/м Индукция

Как изменятся сила тока в цепи и напряжение на участке цепи, содержащем резистор $R_1$, после замыкания ключа? Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики. Внутренним сопротивлением источника тока и сопротивлением катушки пренебречь.

Источник: ФИПИ

Решение

Дано:

$R_1 = R_2 = R$, ЭДС $\varepsilon$, катушка $L$.

Решение:

До замыкания ключа (установившийся режим): катушка эквивалентна идеальному проводнику. В цепи последовательно включены $R_1$ и $R_2$. Сила тока: $$I_1 = \frac{\varepsilon}{R_1 + R_2} = \frac{\varepsilon}{2R}.$$ Напряжение на $R_1$: $$U_1 = I_1 R_1 = \frac{\varepsilon}{2R} \cdot R = \frac{\varepsilon}{2}.$$ После замыкания ключа ключ шунтирует $R_2$: потенциал на обоих концах $R_2$ одинаков, ток через $R_2$ равен нулю. В цепи остаётся только $R_1$. Новый установившийся ток: $$I_2 = \frac{\varepsilon}{R_1} = \frac{\varepsilon}{R} = 2I_1.$$ Напряжение на $R_1$: $$U_2 = I_2 R_1 = \frac{\varepsilon}{R} \cdot R = \varepsilon = 2U_1.$$ Переход от $I_1$ к $I_2$ происходит плавно благодаря ЭДС самоиндукции катушки, которая препятствует резкому изменению тока. Итог: сила тока и напряжение на $R_1$ увеличиваются в 2 раза.

Ответ

Сила тока увеличится в 2 раза, напряжение на R₁ увеличится в 2 раза.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Э/м Индукция» (8)