Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена с источником питания с ЭДС $\mathcalE$ и двумя одинаковыми резисторами R. Электрическая схема соединения показана на рис 1. В начальный момент ключ в цепи разомкнут. В момент времени t = 0 ключ замыкают, что приводит к изменениям силы тока, регистрируемым амперметром, как показано на рис. 2.
[рис.]
$Рис. 1$
[рис.]
$Рис. 2$
Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается до некоторого нового значения $I_1$ Определите значение силы тока $I_1$ Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.
[рис.]
$Рис. 1$
[рис.]
$Рис. 2$
Основываясь на известных физических законах, объясните, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается до некоторого нового значения $I_1$ Определите значение силы тока $I_1$ Внутренним сопротивлением источника тока пренебречь.
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. Сила тока определяется законом Ома для полной цепи: $IR_общ=\mathcalE + \mathcalE_инд$ где I — сила тока в цепи, $R_общ$ — сопротивление цепи, а $\mathcalE_инд = - L \frac{\Delta I}{\Delta t}$ — ЭДС самоиндукции, возникающая только при изменении силы тока и препятствующая его изменению согласно правилу Ленца.
2. До замыкания ключа $R_общ=2R$ сила тока через амперметр определяется законом Ома для замкнутой цепи: $I_0= \frac{\mathcalE}{2R}$
3. При замыкании ключа сопротивление цепи скачком уменьшается в 2 раза, но ЭДС самоиндукции препятствует изменению силы тока через катушку. Поэтому сила тока через катушку при замыкании ключа не претерпевает скачка.
4. Постепенно ЭДС самоиндукции уменьшается до нуля, а сила тока через катушку плавно возрастает до стационарного значения: $I_1= $\frac{\mathcalE}{R}$ =2I_0=6А$
2. До замыкания ключа $R_общ=2R$ сила тока через амперметр определяется законом Ома для замкнутой цепи: $I_0= \frac{\mathcalE}{2R}$
3. При замыкании ключа сопротивление цепи скачком уменьшается в 2 раза, но ЭДС самоиндукции препятствует изменению силы тока через катушку. Поэтому сила тока через катушку при замыкании ключа не претерпевает скачка.
4. Постепенно ЭДС самоиндукции уменьшается до нуля, а сила тока через катушку плавно возрастает до стационарного значения: $I_1= $\frac{\mathcalE}{R}$ =2I_0=6А$
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 167440 • Задание №13
[рис.] Реостат включен в сеть постоянного напряжения (см. рис.). Ползунок реостата перемещают вправо. Как возм...
ID 105517 • Задание №11
Сила постоянного электрического тока в участке цепи (см. схему на рисунке) равна I = 1,2 А. Каковы показания...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведен правильный ответ (в данном случае — значение силы тока, п. 4), и представлено полное верное объяснение (в данном случае — п. 1–3) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: закон Ома для полной цепи, явление самоиндукции). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются следующие недостатки.
В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.)
ИЛИ
Объяснения представлены не в полном объеме, или в них содержится один логический недочет. | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведен правильный ответ (в данном случае — значение силы тока, п. 4), и представлено полное верное объяснение (в данном случае — п. 1–3) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: закон Ома для полной цепи, явление самоиндукции). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются следующие недостатки.
В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.)
ИЛИ
Объяснения представлены не в полном объеме, или в них содержится один логический недочет. | 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №21 по предмету Физика:
ID 107284
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 23 °C на стенке стакана с хол...
ID 107285
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусовС$ на стенке стак...
ID 107286
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с хол...
ID 107287
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусов С$ на стенке ста...
ID 107288
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $29 градусовС$ на стенке стак...