Теоретическое исследование, страница 125 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 4. Электромагнитная индукция. Параграф 23. Способы получения индукционного тока - страница 125.

Условие.

Теоретическое исследование

Используя графики, изображённые на рис. 130 и 131, укажите: а) точку, ордината которой соответствует силе тока в момент отключения цепи от источника постоянного тока; б) точку, ордината которой соответствует силе тока в цепи, когда горят обе лампочки (см. рис. 128).

Решение.

Решение

Для ответа на поставленные вопросы необходимо проанализировать физические процессы, происходящие в электрической цепи, содержащей катушку индуктивности, при её подключении к источнику постоянного тока и последующем отключении от него. Поскольку графики (рис. 130 и 131) и схема (рис. 128) не представлены, будет дан развернутый теоретический ответ.

а) точку, ордината которой соответствует силе тока в момент отключения цепи от источника постоянного тока

Когда цепь с катушкой индуктивности подключена к источнику постоянного тока, через некоторое время в ней устанавливается постоянный ток, значение которого определяется ЭДС источника и полным сопротивлением цепи. В этот момент катушка индуктивности ведет себя как обычный проводник.

В момент отключения цепи от источника ток в ней начинает уменьшаться. Это изменение тока приводит к возникновению в катушке ЭДС самоиндукции, которая, согласно правилу Ленца, стремится поддержать ток, препятствуя его уменьшению. Из-за этого явления сила тока в катушке индуктивности не может измениться скачком, мгновенно. Следовательно, в самый первый момент после размыкания ключа сила тока в цепи равна тому максимальному установившемуся значению, которое было непосредственно перед отключением.

На графике зависимости силы тока от времени, иллюстрирующем процесс затухания тока (вероятно, рис. 131), искомая точка является начальной точкой кривой спада. Это точка с максимальной ординатой (значением силы тока), с которой начинается экспоненциальное уменьшение тока.

Ответ: Искомой является точка на графике затухания тока, которая соответствует моменту времени отключения цепи и имеет максимальное значение по оси ординат (оси силы тока).

б) точку, ордината которой соответствует силе тока в цепи, когда горят обе лампочки (см. рис. 128)

Состояние, когда "горят обе лампочки", описывает установившийся режим работы цепи после её подключения к источнику тока. При замыкании цепи сила тока в ней из-за ЭДС самоиндукции нарастает не мгновенно, а постепенно. Спустя некоторое время переходные процессы завершаются, и ток достигает своего максимального постоянного (стационарного) значения. В этом режиме обе лампочки горят с постоянной яркостью, что и означает, что ток в цепи установился.

На графике зависимости силы тока от времени, иллюстрирующем процесс нарастания тока при подключении к источнику (вероятно, рис. 130), этому установившемуся режиму соответствует горизонтальный участок (плато). Любая точка на этом участке графика имеет ординату, равную максимальной установившейся силе тока в цепи.

Ответ: Искомой является любая точка, расположенная на горизонтальном участке (плато) графика нарастания тока, где значение силы тока постоянно и максимально.