Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 12538
2020-01-08 
Два одинаковых электромагнита $L_{1}$ и $L_{2}$ включены последовательно в цепь постоянного тока (рис.). С помощью ключа $K_{1}$ параллельно одному из них может в непроводящем направлении подключаться диод $D$. При замкнутом ключе $K_{2}$ к электромагнитам притянута железная пластинка. Если ключ $К_{1}$ разомкнут, то при размыкании $K_{2}$ пластинка отрывается от обоих магнитов одновременно и падает, сохраняя горизонтальное положение. Если ключ $K_{1}$ замкнут, то при размыкании $K_{2}$ пластинка вначале отрывается от магнита $L_{1}$, а потом от $L_{2}$, что приводит к ее вращению. Объяснить различие в поведении пластинки в первом и втором случаях.
Решение:
В первом случае, когда ключ $K_{1}$ разомкнут, при размыкании ключа $K_{2}$ ток в обоих электромагнитах прекращается одновременно, и так же одновременно происходит "отпускание" обоих концов железной пластинки.
Рассмотрим теперь второй случай, когда ключ $K_{1}$ замкнут. При замкнутом ключе $K_{2}$ (рис.) через последовательно включенные обмотки электромагнитов протекают одинаковые токи $I_{0}$, так как через включенный в непроводящем направлении диод $D$ ток не течет. Разомкнем ключ $K_{2}$ (рис.). Ток через электромагнит $L_{1}$ прекращается практически мгновенно, так как цепь для него разомкнута. Ток же через электромагнит $L_{2}$ в первый момент вообще не изменяется. Это происходит из-за того, что ЭДС самоиндукции, возникающая в обмотке $L_{2}$, оказывается приложенной к диоду $D$ в проводящем направлении, и через него начинает протекать ток $I_{0}$. В дальнейшем ток через $L_{2}$ постепенно затухает, в соответствии с законами Фарадея и Ома:
$- L_{2} \frac{ \Delta I}{ \Delta t} = IR, I = I_{0} e^{ - \frac{Rt}{L_{1} } }$,
где $R$ включает в себя сопротивление диода $D$ в проводящем направлении и обмотки $L_{2}$. Видно, что чем меньше $R$, тем дольше затухает ток в $L_{2}$.
Таким образом, при замкнутом ключе $K_{1}$ ток в $L_{2}$ затухает медленнее, чем в $L_{1}$, и электромагнит $L_{2}$ дольше удерживает свой конец пластины.
Два одинаковых электромагнита $L_{1}$ и $L_{2}$ включены последовательно в цепь постоянного тока (рис.). С помощью ключа $K_{1}$ параллельно одному из них может в непроводящем направлении подключаться диод $D$. При замкнутом ключе $K_{2}$ к электромагнитам притянута железная пластинка. Если ключ $К_{1}$ разомкнут, то при размыкании $K_{2}$ пластинка отрывается от обоих магнитов одновременно и падает, сохраняя горизонтальное положение. Если ключ $K_{1}$ замкнут, то при размыкании $K_{2}$ пластинка вначале отрывается от магнита $L_{1}$, а потом от $L_{2}$, что приводит к ее вращению. Объяснить различие в поведении пластинки в первом и втором случаях.
Решение:
В первом случае, когда ключ $K_{1}$ разомкнут, при размыкании ключа $K_{2}$ ток в обоих электромагнитах прекращается одновременно, и так же одновременно происходит "отпускание" обоих концов железной пластинки.
Рассмотрим теперь второй случай, когда ключ $K_{1}$ замкнут. При замкнутом ключе $K_{2}$ (рис.) через последовательно включенные обмотки электромагнитов протекают одинаковые токи $I_{0}$, так как через включенный в непроводящем направлении диод $D$ ток не течет. Разомкнем ключ $K_{2}$ (рис.). Ток через электромагнит $L_{1}$ прекращается практически мгновенно, так как цепь для него разомкнута. Ток же через электромагнит $L_{2}$ в первый момент вообще не изменяется. Это происходит из-за того, что ЭДС самоиндукции, возникающая в обмотке $L_{2}$, оказывается приложенной к диоду $D$ в проводящем направлении, и через него начинает протекать ток $I_{0}$. В дальнейшем ток через $L_{2}$ постепенно затухает, в соответствии с законами Фарадея и Ома:
$- L_{2} \frac{ \Delta I}{ \Delta t} = IR, I = I_{0} e^{ - \frac{Rt}{L_{1} } }$,
где $R$ включает в себя сопротивление диода $D$ в проводящем направлении и обмотки $L_{2}$. Видно, что чем меньше $R$, тем дольше затухает ток в $L_{2}$.
Таким образом, при замкнутом ключе $K_{1}$ ток в $L_{2}$ затухает медленнее, чем в $L_{1}$, и электромагнит $L_{2}$ дольше удерживает свой конец пластины.
