Для решения задачи используем закон индукции Фарадея и формулу, связывающую индуктивность, ток и ЭДС индукции.
Значение ЭДС индукции в контуре устанавливается по формуле:
\[ E_{si} = -L \frac{dI}{dt}, \]
где
- \(E_{si}\) — ЭДС индукции,
- \(L\) — индуктивность катушки (в Генри),
- \(\frac{dI}{dt}\) — скорость изменения тока (в амперах в секунду).
Подставим известные значения в формулу:
- \(L = 5 \, \text{мГн} = 5 \times 10^{-3} \, \text{Гн}\),
- \(I = 7 \, \text{А}\),
- \(E_{si} = 20 \, \text{мВ} = 20 \times 10^{-3} \, \text{В}\).
Теперь мы можем решить уравнение на \(\frac{dI}{dt}\):
\[ 20 \times 10^{-3} = -5 \times 10^{-3} \cdot \frac{dI}{dt}. \]
Чтобы найти \(\frac{dI}{dt}\), разделим обе стороны уравнения на \(-5 \times 10^{-3}\):
\[ \frac{dI}{dt} = -\frac{20 \times 10^{-3}}{5 \times 10^{-3}} = -4 \, \text{А/с}. \]
Это значение означает, что ток уменьшается со скоростью 4 ампера в секунду. Теперь нам нужно определить время, за которое ток изменится с 7 А до 0 А. Воспользуемся следующей формулой:
\[ I = I_0 + \frac{dI}{dt} \cdot t, \]
где
- \(I_0 = 7 \, \text{А}\) — начальный ток,
- \(I = 0 \, \text{А}\) — конечный ток.
Подставим известные значения:
\[ 0 = 7 + (-4) \cdot t. \]
Перепишем уравнение:
\[ 4t = 7, \] \[ t = \frac{7}{4} = 1.75 \, \text{с}. \]
Таким образом, время, за которое ток равномерно уменьшился до нуля, составляет 1.8 секунды (округляем до десятых).