Κλείσιμο και άνοιγμα του διακόπτη σε κύκλωμα με πηνίο.

Στο κύκλωμα του διπλανού σχήματος βλέπετε μια ηλεκτρική πηγή χωρίς εσωτερική αντίσταση, που τροφοδοτεί δύο κλάδους παράλληλους. Ο ένας περιλαμβάνει ένα λαμπτήρα που φωτοβολεί και ο άλλος ένα ιδανικό πηνίο και έναν αντιστάτη σε σειρά.

α) Μόλις κλείσουμε το διακόπτη:

i) Ο κλάδος ΑΓ διαρρέεται από ρεύμα με φορά από το Α→Γ που η αρχική του τιμή είναι Ε/R.

ii) Ο λαμπτήρας διαρρέεται από ρεύμα σταθερής έντασης.

iii) Στο πηνίο αναπτύσσεται ΗΕΔ από αυτεπαγωγή με αρνητικό πόλο το άκρο Α.

iv) Η τελική διαφορά δυναμικού στα άκρα του αντιστάτη R είναι μικρότερη από Ε.

β) Αφήνουμε για αρκετό χρόνο κλειστό το διακόπτη και αφού σταθεροποιηθεί η ένταση του ρεύματος σε μια στιγμή, έστω t=0, ανοίγουμε το διακόπτη δ.

i) Ο λαμπτήρας θα σβήσει αμέσως.

ii) Το πηνίο διαρρέεται από σταθερό ρεύμα με φορά από το Α→Γ.

iii) Η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου του πηνίου μετατρέπεται εξολοκλήρου σε θερμότητα πάνω στον αντιστάτη R.

iv) Η αρχική ΗΕΔ από αυτεπαγωγή που αναπτύσσεται στο πηνίο είναι ίση με:

Εαυτ= Ε·(R+RΛ)/R

Ποια πρόταση είναι σωστή σε κάθε υποερώτημα;

Απάντηση:

α) ii) και β) iv)

Τη στιγμή που ανοίγουμε τον διακόπτη ο πάνω κλάδος διαρρέεται από μέγιστο ρεύμα Ι0=Ε/R. Το ρεύμα αυτό θα περάσει και από τον λαμπτήρα. Έτσι λόγω επαγωγής το κύκλωμα θα συνεχίσει να διαρρέεται από ρεύμα και αιτία θα είναι η ΗΕΔ από αυτεπαγωγή με τιμή:

Εαυτ0·(R+RΛ)= Ε·(R+RΛ)/R.