Э/м Индукция — Задание 14 ЕГЭ по физике №00025995

Источник, ключ, резистор $R=60$ Ом и катушка индуктивности соединены последовательно. После замыкания ключа ток растёт не сразу, а постепенно — катушка препятствует резкому нарастанию. Приведём таблицу списком:

• $t=0$, $I=0$ А
• $t=0{,}5$ с, $I=0{,}12$ А
• $t=1{,}0$ с, $I=0{,}19$ А
• $t=1{,}5$ с, $I=0{,}23$ А
• $t=2{,}0$ с, $I=0{,}26$ А
• $t=3{,}0$ с, $I=0{,}28$ А
• $t=4{,}0$ с, $I=0{,}29$ А
• $t=5{,}0$ с, $I=0{,}30$ А
• $t=6{,}0$ с, $I=0{,}30$ А

При $t=5$–$6$ с ток уже не меняется — это установившееся значение $I_{max}=0{,}30$ А. В установившемся режиме всё напряжение источника падает на резисторе (катушка перестаёт мешать току, когда он не меняется), значит ЭДС источника $\varepsilon=I_{max}R=0{,}30\cdot60=18$ В, а не $20$ В. Утверждение 3 неверно.

Напряжение на катушке $U_L=\varepsilon-IR$ максимально в момент $t=0$ (когда $I=0$, весь источник «висит» на катушке) и убывает по мере роста тока — значит оно не максимально при $t=3$ с. Утверждение 1 неверно.

Энергия катушки $W=\dfrac{LI^2}{2}$ растёт вместе с током и максимальна там, где ток наибольший — то есть при $t=6$ с, а не минимальна. Утверждение 2 неверно.

При $t=5$ с $I=0{,}30$ А, напряжение на резисторе $U_R=IR=0{,}30\cdot60=18$ В — в точности утверждение 4, оно верно.

В момент $t=0$ ток равен нулю, значит напряжение на резисторе тоже нулевое — а весь источник компенсируется ЭДС самоиндукции катушки: $\left|\varepsilon_{si}\right|=\varepsilon-U_R=18-0=18$ В. Утверждение 5 верно.