Номер 21.48, страница 111 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 21. Электромагнитная индукция. Производство и передача электроэнергии - номер 21.48, страница 111.

Условие.

21.48. Почему при замыкании цепи сила тока в ней нарастает постепенно?

Решение.

Решение

При замыкании электрической цепи сила тока в ней нарастает постепенно из-за явления электромагнитной самоиндукции. Любой проводник, по которому течет ток, создает вокруг себя магнитное поле. Контур цепи, таким образом, пронизывается собственным магнитным потоком $Φ$. Этот поток пропорционален силе тока $\text{I}$ в цепи:

$Φ = LI$

где $\text{L}$ — индуктивность цепи, являющаяся мерой её способности создавать магнитный поток.

В момент замыкания цепи сила тока начинает увеличиваться от нуля. Это приводит к изменению (увеличению) магнитного потока, пронизывающего контур. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, изменение магнитного потока приводит к возникновению в цепи электродвижущей силы (ЭДС) индукции. В данном случае, когда ЭДС вызвана изменением тока в самой цепи, её называют ЭДС самоиндукции, $ε_с$:

$ε_с = -\frac{dΦ}{dt} = -L\frac{dI}{dt}$

Знак «минус» в этой формуле отражает правило Ленца, согласно которому индукционный ток (и создающая его ЭДС самоиндукции) всегда направлен так, чтобы противодействовать причине, его вызвавшей. При замыкании цепи причиной является нарастание тока. Следовательно, ЭДС самоиндукции направлена против ЭДС источника питания и препятствует нарастанию тока.

Таким образом, ЭДС самоиндукции действует как "противо-ЭДС", замедляя рост тока. В результате сила тока в цепи увеличивается не мгновенно, а плавно, стремясь к своему установившемуся значению, которое определяется законом Ома ($I = ε/R$). Индуктивность $\text{L}$ выступает в роли меры "инертности" электрического тока: чем больше индуктивность, тем медленнее нарастает ток.

Ответ: Сила тока при замыкании цепи нарастает постепенно из-за явления самоиндукции. Возникающая при увеличении тока ЭДС самоиндукции, согласно правилу Ленца, направлена против основного тока и препятствует его нарастанию, в результате чего значение тока увеличивается плавно, а не мгновенно.