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 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?
Из-за переменного магнитного поля в катушке возникает ЭДС индукции:
и эта величина совпадает с напряжением на диоде.
Вначале ток и скорость изменения тока равны нулю, поэтому и диод закрыт. В момент t0, когда диод открывается (последнее слагаемое в выражении для оказывается больше нуля), напряжение на диоде оказывается равным нулю, то есть
Отсюда несложно найти зависимость тока от времени
при Если изменить направление B0, изменится исходное уравнение для :
при этом диод открывается сразу, и зависимость тока от времени получится в виде
однако в момент времени диод закроется на полпериода, пока в выражении для Полученные зависимости несложно представить на графике.
Ответ: при изначальном направлении B0 до момента ток отсутствовал, а затем, при при изменённом направлении B0 сначала, при ток равен затем он равен нулю до момента после чего как и в предыдущем случае подчиняется зависимости