сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 338
i

Схема, изоб­ражённая на ри­сун­ке, со­сто­ит из ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти и иде­аль­но­го диода. Ка­туш­ка имеет N вит­ков пло­ща­дью S каж­дый, ко­эф­фи­ци­ент са­мо­ин­дук­ции ка­туш­ки равен L. Иде­аль­ный диод (изоб­ражён на схеме тре­уголь­ной стрел­кой) «ра­бо­та­ет» как ну­ле­вое со­про­тив­ле­ние, если на­пря­же­ние при­ло­же­но к нему «по стрел­ке», и как бес­ко­неч­но боль­шое со­про­тив­ле­ние, если при­ло­жить к нему на­пря­же­ние «про­тив стрел­ки». На­чи­ная с не­ко­то­ро­го на­чаль­но­го мо­мен­та t  =  0 внут­ри ка­туш­ки с по­мо­щью внеш­не­го устрой­ства было со­зда­но по­сто­ян­ное в про­стран­стве маг­нит­ное поле, за­ви­ся­щее от вре­ме­ни по за­ко­ну B левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка =B_0 синус левая круг­лая скоб­ка \omega t пра­вая круг­лая скоб­ка . Сна­ру­жи ка­туш­ки внеш­нее устрой­ство маг­нит­ное поле не создаёт, на­прав­ле­ние B0 ука­за­но на ри­сун­ке. Най­ди­те за­ви­си­мость тока через диод от вре­ме­ни и по­строй­те её гра­фик. Как из­ме­нит­ся ответ, если на­прав­ле­ние век­то­ра B0 сме­нить на про­ти­во­по­лож­ное?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Из-за пе­ре­мен­но­го маг­нит­но­го поля в ка­туш­ке воз­ни­ка­ет ЭДС ин­дук­ции:

 эп­си­лон = минус дробь: чис­ли­тель: d\Phi, зна­ме­на­тель: dt конец дроби = минус L дробь: чис­ли­тель: dI, зна­ме­на­тель: dt конец дроби минус дробь: чис­ли­тель: d левая круг­лая скоб­ка B_0NS синус \omega t пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: dt конец дроби = минус L дробь: чис­ли­тель: dI, зна­ме­на­тель: dt конец дроби минус \omega B_0NS ко­си­нус \omega t,

и эта ве­ли­чи­на сов­па­да­ет с на­пря­же­ни­ем на диоде.

Вна­ча­ле ток и ско­рость из­ме­не­ния тока равны нулю, по­это­му  эп­си­лон мень­ше 0 и диод за­крыт. В мо­мент t0, когда \omega t_0= дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2 конец дроби диод от­кры­ва­ет­ся (по­след­нее сла­га­е­мое в вы­ра­же­нии для  эп­си­лон ока­зы­ва­ет­ся боль­ше нуля), на­пря­же­ние на диоде ока­зы­ва­ет­ся рав­ным нулю, то есть

L дробь: чис­ли­тель: dI, зна­ме­на­тель: dt конец дроби = минус \omega B_0NS ко­си­нус \omega t.

От­сю­да не­слож­но найти за­ви­си­мость тока от вре­ме­ни

I левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: B_0NS, зна­ме­на­тель: L конец дроби левая круг­лая скоб­ка 1 минус синус левая круг­лая скоб­ка \omega левая круг­лая скоб­ка t минус t_0 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка

при t боль­ше или равно t_0= дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: 2\omega конец дроби . Если из­ме­нить на­прав­ле­ние B0, из­ме­нит­ся ис­ход­ное урав­не­ние для  эп­си­лон :

 эп­си­лон = минус дробь: чис­ли­тель: d\Phi, зна­ме­на­тель: dt конец дроби = минус L дробь: чис­ли­тель: dI, зна­ме­на­тель: dt конец дроби плюс \omega B_0NS ко­си­нус \omega t,

при этом диод от­кры­ва­ет­ся сразу, и за­ви­си­мость тока от вре­ме­ни по­лу­чит­ся в виде

I левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: B_0NS синус \omega t, зна­ме­на­тель: L конец дроби ,

од­на­ко в мо­мент вре­ме­ни 2t_0= дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: \omega конец дроби диод за­кро­ет­ся на пол­пе­ри­о­да, пока  ко­си­нус \omega t мень­ше 0 в вы­ра­же­нии для  эп­си­лон . По­лу­чен­ные за­ви­си­мо­сти не­слож­но пред­ста­вить на гра­фи­ке.

 

Ответ: при из­на­чаль­ном на­прав­ле­нии B0 до мо­мен­та t_0= дробь: чис­ли­тель: Пи , зна­ме­на­тель: левая круг­лая скоб­ка 2\omega пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби ток от­сут­ство­вал, а затем, при t боль­ше или равно t_0I левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: B_0NS левая круг­лая скоб­ка 1 минус синус \omega t пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: L конец дроби ; при изменённом на­прав­ле­нии B0 сна­ча­ла, при t\leqslant2t_0 ток равен I левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: B_0NS синус \omega t, зна­ме­на­тель: L конец дроби , затем он равен нулю до мо­мен­та t=3t_0, после чего как и в преды­ду­щем слу­чае под­чи­ня­ет­ся за­ви­си­мо­сти I левая круг­лая скоб­ка t пра­вая круг­лая скоб­ка = дробь: чис­ли­тель: B_0NS левая круг­лая скоб­ка 1 минус синус левая круг­лая скоб­ка \omega левая круг­лая скоб­ка t минус 3t_0 пра­вая круг­лая скоб­ка пра­вая круг­лая скоб­ка , зна­ме­на­тель: L конец дроби .

Классификатор: Элек­тро­ди­на­ми­ка. Явл. эл-магн. ин­дук­ции. Закон эл-магн. ин­дук­ции