EJU 2006 年第 1 回 物理 第 19 题

考点
自感与互感
领域
电磁学
难度
困难
标准答案
①

解析摘要

标准解析

把电阻项与电感项逐段相加

按电流从A流向B的方向计算电势降,电阻贡献VR=RIV_R=RI,理想线圈贡献VL=L dI/dtV_L=L\,dI/dt,所以V=VA−VB=RI+L dI/dtV=V_A-V_B=RI+L\,dI/dt。这里是线圈两端电势降,不要把反向的自感电动势符号直接照搬成端电压。

在线性上升段,dI/dt=α>0dI/dt=\alpha>0,电感项为正常量,电阻项从0线性增大,所以电压从正值LαL\alpha开始上升。进入恒流段时,电感项突然变成0,电压向下跳后保持为正的RImax⁡RI_{\max}。

在线性下降段,dI/dt=−β<0dI/dt=-\beta<0,电压为RI−LβRI-L\beta,向下跳后随I线性减小;当I即将降至0时,电压趋近−Lβ-L\beta,为负。电流之后保持0,两项都为0,电压跳回零。由这些定性结构筛选图形,不能只画与电流相同的梯形,也不能只画斜率的正零负方波。

电压折线的竖直段代表理想化的有限跳变,不代表这一瞬间电流也跳变。每一个折点处电阻项连续,电感项随着斜率切换,因此跳变完全来自后者。最后一个时刻尤其有辨识度:电流已很小,但仍以固定负斜率下降,电感项保持负值;到下降结束,斜率才变零。应比较该时刻前后的单侧极限,而不是只把I等于零代进去就认定此前电压也为零。

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