Задание B920BD: Электромагнитная индукция

Открытый банк ФИПИ · условие и решение задания

Открыть решение ↓ Ошибка или пожелание

Темы сайта: Электромагнитная индукция (основная); Постоянный ток.

Исходные метки ФИПИ сохранены в свойствах задания.

Дайте развернутый ответ.

Резистор R и катушка индуктивности L с железным сердечником подключены к источнику тока, как показано на схеме. Первоначально ключ К замкнут, показания амперметров A1 и A2 равны, соответственно, I1 = 1 А и I2 = 0,1 А. Что произойдёт с величиной и направлением тока через резистор после размыкания ключа К? Ответ поясните, указав, какие явления и законы Вы использовали для объяснения.

 


 

i
СВОЙСТВА ЗАДАНИЯ
КЭС:
3.3.1 Механическое взаимодействие магнитов. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции магнитных полей. Линии индукции магнитного поля. Картина линий индукции магнитного поля полосового и подковообразного постоянных магнитов
3.3.2 Опыт Эрстеда. Магнитное поле проводника с током. Картина линий индукции магнитного поля длинного прямого проводника и замкнутого кольцевого проводника, катушки с током
3.3.3 Сила Ампера, её направление и величина
3.3.4 Сила Лоренца, её направление и величина. Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле
Тип ответа:Развернутый ответ
Номер: B920BD
НЕ РЕШЕНО Изменить статус

Решение задания B920BD

Ответ: сразу после размыкания ток через R направлен вправо и равен 0,1 А; затем затухает

Модель: элементы цепи сосредоточенные, провода идеальные; систему отсчёта связываем с неподвижной цепью. Механическое движение отсутствует, поэтому оси и проекции механических сил здесь не нужны. Положительные направления тока и напряжения выбираем согласованно; если полярность не задана, искомые заряд и напряжение понимаем по модулю.
1. До размыкания ветви резистора и катушки параллельны и подключены к источнику. По полярности батареи ток в обеих ветвях идёт справа налево. Через резистор проходит 1 А, через катушку — 0,1 А. Амперметр A₁ измеряет ток резистора, A₂ — ток катушки.
2. При размыкании ветвь источника отключается. Катушка и резистор остаются в одном замкнутом контуре . Ток катушки не исчезает мгновенно: возникшая ЭДС самоиндукции
ℰси = −LΔILΔt
по правилу Ленца поддерживает прежнее направление тока катушки, справа налево.
3. По закону сохранения заряда ток должен вернуться по другой ветви, через R слева направо. Токи всех элементов оставшегося контура равны по модулю. Следовательно непосредственно после размыкания
|IR(0+)| = |IL(0−)|.
Подстановка начального тока катушки:
|IR(0+)| = 0,1 А.
Таким образом, ток R меняет направление и уменьшается по модулю с 1 до 0,1 А.
4. Проверка. В узлах отключённого контура токи ветвей противоположны и их алгебраическая сумма нулевая. Затем энергия магнитного поля превращается в тепло, поэтому ток постепенно уменьшается до нуля. Нельзя приравнивать новый ток прежнему току резистора: непрерывность относится к катушке.

Ответ: сразу после размыкания ток через R направлен вправо и равен 0,1 А; затем затухает.

Электромагнитная индукция: схема решения задания B920BD
Обозначения: До отключения: Ток R: 1 А влево: Ток L: 0,1 А влево. Сразу после отключения: Ток L сохраняет направление: Ток R замыкает контур вправо. Последующее поведение: Начальный ток R: 0,1 А вправо: Затем ток затухает до нуля.

Помочь улучшить сайт

Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании B920BD.

Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.

Комментарии к решению

Комментарии видны всем посетителям сайта.

Комментариев пока нет. Будьте первым.

Чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.