Решение олимпиадных задач по физике типа С1

Решение олимпиадных задач по физике типа С1


В данной статье мы рассмотрим пример решения относительно сложной задачи по физике, которая могла бы встретиться школьникам на едином государственном экзамене в последние годы, и которая была включена в список сложных задач на всероссийские дистанционные олимпиады Отличник в 2019 году.

Уровень данной задачи соответствует типу С1 по общему классификатору физических задач и соответствует требованиям федерального государственного стандарта.

И само условие такого упражнения звучит следующим образом. Дана катушка, обладающая индуктивностью L. Она соединена с источником питания с электродвижущей силой Е и двумя одинаковыми резисторами R. Олимпиада по физике Отличник предоставляет своим участникам также и сопутствующие материалы и буклеты, в которых показано изображение этой электрической цепи.

По условию задачи начальный момент ключ разомкнут. В начальный момент времени при Т, равном нулю, ключ замыкают, что приводит к изменению силы тока и показателей, регистрируемых амперметром. Основываясь на известных физических законах необходимо четко объяснить, почему при замыкании ключа сила тока плавно увеличивается до некоторого нового значения. А также нужно определить это новое значение. При всем этом внутренним сопротивлением источника тока нужно пренебречь.


Надо максимально стараться извлечь всю информацию из рисунка и из условия. Что было до замыкания ключа? До замыкания ключа была замкнутая цепь, по которой шел ток постоянный, что именно и отражено на графике. Что происходит в момент замыкания ключа? В момент замыкания ключа скачком резко уменьшается сопротивление в 2 раза. По закону Ома, если сопротивление уменьшается, сила тока должна увеличиться. Но просто не в том, почему она увеличивается, а почему она плавно увеличивается. Какова роль катушки? В этом и роль катушки, создающей индукционный ток.

Падение напряжение на внешнем участке цепи будет складываться из ЭДС, которую выдает источник тока. и ЭДС индукции, которая возникает в катушке. Но ЭДС индукции имеет отрицательный знак, потому что согласно закону электромагнитной индукции Фарадея здесь стоит знак минус. Он говорит, что по правилу Ленца индукционный ток имеет такое направление, что препятствует всякому изменению первичного тока, вызвавшему этот магнитный поток. Если у нас сила тока растет, то индукционный ток будет иметь противоположный знак, а именно минус. Поэтому, несмотря на то, что скачком уменьшается сопротивление, сила тока возрастает плавно до какого-то значения. Сопротивление в 2 раза уменьшилась, и сила тока в 2 раза возросла.

Данная задача требует от учащегося не только знания формул и банального заучивания правил, а полного понимания физики проходящих в цепи процессов. А такое понимание возможно только при тщательной подготовке к олимпиадам и неукоснительному следованию советам преподавателя.

Comments are closed.