Задание 21 ЕГЭ по физике · FCB127
Переходный процесс в RL-цепи
Катушка, обладающая индуктивностью L, соединена последовательно с источником постоянного тока с ЭДС ℰ и резисторами R1 и R2, имеющими одинаковое сопротивление R1 =R2 =R , как показано на рисунке. В начальный момент ключ в цепи разомкнут. Как изменятся сила тока в цепи и напряжение на участке цепи, содержащем резистор R1, после замыкания ключа? Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики. Внутренним сопротивлением источника тока и сопротивлением катушки пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
При разомкнутом ключе ток проходит через оба резистора, соединённых последовательно. Поэтому сопротивление внешней цепи равно 2R.
I0=ER1+R2=E2R
Напряжение на резисторе R1 до замыкания ключа определяется законом Ома.
UR₁,0=I0R1=E2
После замыкания ключ шунтирует резистор R2, поэтому в установившемся режиме сопротивление цепи становится равным R1=R.
I∞=ER
При замыкании ключа сила тока не может измениться мгновенно: изменение тока вызвало бы ЭДС самоиндукции Eси=−LdIdt, препятствующую этому изменению. Поэтому сразу после замыкания ток сохраняет прежнее значение I0, а затем постепенно возрастает до I∞.
I(0+)=I(0−)=E2R
Напряжение на резисторе R1 также сначала сохраняет прежнее значение, а затем возрастает вместе с током. В установившемся режиме всё напряжение источника приходится на резистор R1.
UR₁(0+)=E2,UR₁,∞=I∞R=E
I0=ER1+R2=E2R
Напряжение на резисторе R1 до замыкания ключа определяется законом Ома.
UR₁,0=I0R1=E2
После замыкания ключ шунтирует резистор R2, поэтому в установившемся режиме сопротивление цепи становится равным R1=R.
I∞=ER
При замыкании ключа сила тока не может измениться мгновенно: изменение тока вызвало бы ЭДС самоиндукции Eси=−LdIdt, препятствующую этому изменению. Поэтому сразу после замыкания ток сохраняет прежнее значение I0, а затем постепенно возрастает до I∞.
I(0+)=I(0−)=E2R
Напряжение на резисторе R1 также сначала сохраняет прежнее значение, а затем возрастает вместе с током. В установившемся режиме всё напряжение источника приходится на резистор R1.
UR₁(0+)=E2,UR₁,∞=I∞R=E
Пример ответа
После замыкания ключа резистор R2 шунтируется, поэтому сила тока в цепи возрастает от E/2R до E/R, а напряжение на R1 возрастает от E/2 до E. Из-за самоиндукции оба изменения происходят не мгновенно: ток сразу после замыкания сохраняет прежнее значение и затем увеличивается.
Источник: Открытый банк ФИПИ FCB127
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.