Э/м Индукция — Задание 21 ЕГЭ по физике №00015487

Идея

Лампа подключена параллельно катушке, значит напряжение на лампе в каждый момент равно напряжению на катушке. А яркость по условию прямо пропорциональна напряжению на лампе. Поэтому всё сводится к одному вопросу: какое напряжение «висит» на катушке в каждый момент времени.

Почему на катушке возникает напряжение

Катушка сопротивляется изменению тока через себя — это явление самоиндукции. По закону Фарадея на ней возникает ЭДС самоиндукции, и напряжение на катушке $U=L\,\dfrac{\Delta I}{\Delta t}$ (активным сопротивлением катушки пренебрегаем — оно мало). Ключевой момент: напряжение определяется не самим током, а скоростью его изменения — наклоном графика $I(t)$.

Читаем график тока (рис. б)

До момента $t_0$ ток растёт линейно — значит скорость изменения $\dfrac{\Delta I}{\Delta t}$ постоянна и положительна. Следовательно, $U=L\,\dfrac{\Delta I}{\Delta t}$ — постоянная ненулевая величина. Лампа всё это время светит с одной и той же яркостью.

После $t_0$ график тока горизонтален — ток постоянен, $\dfrac{\Delta I}{\Delta t}=0$. Тогда $U=0$, напряжение на лампе пропадает, и яркость становится равной нулю — лампа гаснет.

Вывод — как выглядит график яркости

Горизонтальная «полка» на постоянном ненулевом уровне от $0$ до $t_0$, затем резкий спад до нуля и нулевая линия после $t_0$. Значение яркости на участке $0$–$t_0$ постоянно, потому что наклон прямой тока постоянен.