ID: 00017490
В электрической схеме, изображённой на рисунке, при замкнутом ключе $K$ через резистор $R$ протекает ток силой $0{,}1$ А, а через катушку индуктивности $L$ — ток $10$ А. Ключ $K$ размыкают.
Как изменится (и изменится ли) ток через резистор по модулю и по направлению?
Источник: ФИПИ
Главный герой здесь — катушка. Катушка в цепи ведёт себя как тяжёлый маховик: она не любит, когда ток в ней резко меняют. Через катушку идёт большой ток $10$ А, и в её магнитном поле запасена энергия. Мгновенно «остановить» этот ток нельзя — иначе ЭДС самоиндукции стала бы бесконечной. Поэтому в первый момент после размыкания ключа ток в катушке остаётся прежним: $10$ А.
Пока ключ замкнут, источник питает две параллельные ветви: ветвь с резистором $R$ (там течёт $0{,}1$ А) и ветвь с катушкой $L$ (там течёт $10$ А). Обратите внимание: в обеих ветвях ток идёт в одну и ту же сторону — от «плюса» источника, сверху вниз через элемент.
Когда ключ размыкают, источник отключается. Но резистор и катушка остаются соединёнными между собой и образуют замкнутое кольцо. Теперь катушке некуда деться: свой ток $10$ А она «проталкивает» по единственному оставшемуся пути — через резистор.
По правилу Ленца индукционный ток поддерживает прежний поток, то есть катушка сохраняет направление своего тока. Ток выходит из катушки с той же стороны, что и раньше, и возвращается в неё через резистор. А вот относительно резистора это означает разворот: раньше ток шёл по $R$ от источника в одну сторону, теперь катушка гонит его по $R$ в обратную сторону.
Через резистор пойдёт весь ток катушки. Так как $R$ и $L$ теперь соединены последовательно в одном кольце, через них течёт одинаковый ток — $10$ А.
Сравним: было $0{,}1$ А, стало $10$ А. Значит, ток вырос в $\dfrac{10}{0{,}1}=100$ раз и поменял направление на противоположное.
Ответ: ток через резистор скачком возрастёт до $10$ А (в 100 раз) и потечёт в обратную сторону.
Сразу после размыкания ключа ток через резистор станет равен 10 А (вырастет в 100 раз) и потечёт в противоположном направлении.