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.