Задание 21 ЕГЭ по физике

Question

Электрическая цепь, состоящая из идеального источника тока с ЭДС $\varepsilon$ , трех последовательно соединенных одинаковых резисторов сопротивлением $R$ , катушки индуктивностью $L$ , амперметра и ключа $K$ , показана на рисунке $1$ . При замыкании ключа $K$ в момент времени $t=0$ регистрируемая амперметром сила тока плавно увеличивается до значения $I_1$ с течением времени согласно графической зависимости, приведенной на рисунке $2$ . Определите значение $I_1$ и объясните, почему произошло увеличение силы тока. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.

Электромагнитная индукция, задание 21, рис.1

Accepted Answer

1) До замыкания ключа:
Сила тока в цепи:
$I_0=\frac{\varepsilon}{R_{общ}+r},$
где $r=0$, так как источник тока идеальный.
Общее сопротивление внешней цепи равно сумме трех последовательно соединенных резисторов:
$R_{общ}=3R$
$I_0=\frac{\varepsilon}{3R}=3~А$
2) После замыкания ключа спустя длительное время ЭДС самоиндукции $\varepsilon_с=0$.
Сила тока в цепи:
$I_1=\frac{\varepsilon}{R}=3I_0=3\cdot 3=9~А$
3) Сразу после замыкания ключа в катушке возникает ЭДС самоиндукции $\varepsilon_с$, которая препятствует скачкообразному изменению силы тока и действует против ЭДС источника $\varepsilon$:
$\varepsilon-\varepsilon_с\downarrow=\uparrow IR$
Со временем $\varepsilon_с$ будет уменьшаться и спустя длительное время станет равна нулю.

Задание 21 ЕГЭ по физике

Электромагнитная индукция