Электрические… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00003105 | Global EE
Электрические… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00003105
№2. Задание 21
ID: 00003105
На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля внутренним сопротивлением, резистора, реостата и измерительных приборов — идеального амперметра и идеального вольтметра. Используя законы постоянного тока, проанализируйте эту схему и выясните, как будут изменяться показания приборов при перемещении движка реостата вправо.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
ЭДС источника $\mathcal{E}$, внутреннее сопротивление $r$; резистор $R_1$ и реостат $R_2$ соединены параллельно; движок реостата перемещается вправо — сопротивление $R_2$ уменьшается. Амперметр — в неразветвлённой части цепи, вольтметр — на клеммах источника.
Найти:
как изменятся показания амперметра и вольтметра.
Решение:
Эквивалентное сопротивление параллельного соединения:
$$\frac{1}{R_{\text{вн}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}$$
При уменьшении $R_2$ слагаемое $\tfrac{1}{R_2}$ растёт → сумма растёт → $R_{\text{вн}}$уменьшается.
Ток по закону Ома для полной цепи:
$$I = \frac{\mathcal{E}}{R_{\text{вн}} + r}$$
При уменьшении $R_{\text{вн}}$ знаменатель уменьшается → $I$увеличивается.
Показания амперметра увеличиваются.
Напряжение на клеммах источника:
$$U = \mathcal{E} - I\,r$$
При увеличении $I$ произведение $I\,r$ растёт → $U$уменьшается.
Показания вольтметра уменьшаются.
