Тип 21 № 11319 

Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Электричество и магнетизм
i
Школьник решил проверить целостность вторичной обмотки повышающего трансформатора, который был ему нужен для проведения опытов по электродинамике. Для этого он собрал последовательную цепь, состоящую из батарейки, низковольтной лампочки и исследуемой обмотки трансформатора. После замыкания этой цепи лампочка (не сразу) загорелась, что говорило об отсутствии обрывов во вторичной обмотке трансформатора. Однако, когда школьник стал размыкать эту цепь, держась двумя руками за скрученные проводники, он получил сильный удар током. Объясните, руководствуясь известными физическими законами и закономерностями, почему в таких цепях даже при малых напряжениях батарейки это может происходить.
Спрятать решениеРешение. 1. Индуктивность L вторичной обмотки повышающего трансформатора может быть очень велика — до нескольких Генри.
2. Поэтому после замыкания цепи и возникновения в обмотке ЭДС самоиндукции:

препятствующей быстрому возрастанию тока, лампочка даже в замкнутой цепи, не имеющей повреждений, загорается не сразу.
3. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, быстрое размыкание цепи, собранной школьником, то есть большая величина скорости изменения тока
даже при малом токе в этой цепи при наличии в ней большой индуктивности вызывает появление очень большой ЭДС самоиндукции.
4. Если держаться при этом за оголенные концы размыкаемых проводов, то можно получить сильный удар током, что и произошло с неаккуратным школьником!
Ответ: быстрое размыкание цепи, содержащей большую индуктивность, даже при малых токах в ней вызывает появление большой ЭДС самоиндукции.
Спрятать критерииКритерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: указана причина возникновения высокого напряжения при размыкании низковольтной цепи, содержащей большую индуктивность) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и закономерностей (в данном случае: использование закона электромагнитной индукции Фарадея для объяснения появления большой ЭДС самоиндукции при быстром размыкании тока в цепи). | 3 |
| Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.). И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | 2 |
| Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: быстрое размыкание цепи, содержащей большую индуктивность, даже при малых токах в ней вызывает появление большой ЭДС самоиндукции.