Номер 1, страница 185, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Объясните

Контур, содержащий большую индуктивность, нельзя резко размыкать. Объясните, почему?

Решение

При размыкании электрической цепи, содержащей катушку с большой индуктивностью, происходит очень быстрое изменение (уменьшение до нуля) силы тока. Это изменение тока вызывает изменение магнитного потока, создаваемого этим током в катушке.

Согласно явлению электромагнитной самоиндукции, при любом изменении силы тока в контуре возникает ЭДС самоиндукции ($ε_{si}$). Её величина прямо пропорциональна индуктивности контура $\text{L}$ и скорости изменения силы тока $\frac{ΔI}{Δt}$. Это описывается формулой:

$ε_{si} = -L \frac{ΔI}{Δt}$

Знак "минус" указывает на то, что ЭДС самоиндукции всегда направлена так, чтобы противодействовать изменению тока (правило Ленца).

Когда контур размыкается резко, время изменения тока $Δt$ оказывается чрезвычайно малым ($Δt \to 0$). Следовательно, скорость изменения тока $\frac{ΔI}{Δt}$ становится очень большой. Поскольку по условию индуктивность $\text{L}$ также велика, в контуре возникает кратковременная, но огромная по величине ЭДС самоиндукции.

Эта ЭДС может достигать значений в тысячи и даже десятки тысяч вольт. Такое высокое напряжение способно пробить диэлектрический промежуток (воздух) между размыкаемыми контактами выключателя. В результате между контактами возникает мощная электрическая дуга (искра).

Эта дуга может привести к серьезным последствиям:

1. Разрушение контактов выключателя (оплавление, сваривание).

2. Пробой изоляции и повреждение других элементов электрической схемы, не рассчитанных на такое высокое напряжение.

3. Риск поражения электрическим током для человека, производящего отключение.

Ответ: Резкое размыкание контура с большой индуктивностью приводит к возникновению очень большой ЭДС самоиндукции из-за высокой скорости изменения тока. Эта ЭДС создает огромное напряжение, которое вызывает электрическую дугу между контактами выключателя, что может привести к их разрушению, повреждению других частей схемы и представляет опасность для человека.