Электрические… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00003106

Дано:

$R_1 = 3 \text{ Ом},\quad R_2 = 2 \text{ Ом},\quad \mathcal{E},\quad r$

Найти:

Изменение показаний амперметра и вольтметра при размыкании ключа — ?

Решение:

При замкнутом ключе ток через ключ течёт по пути с нулевым сопротивлением, поэтому через $R_1$ ток не идёт: $$I_{R_1} = 0$$ Внешнее сопротивление цепи до размыкания: $$R_{\text{внеш}} = R_2 = 2 \text{ Ом}$$ При размыкании ключа цепь через $R_1$ восстанавливается, резисторы включаются последовательно: $$R'_{\text{внеш}} = R_1 + R_2 = 3 + 2 = 5 \text{ Ом}$$ Общее сопротивление при размыкании увеличивается. По закону Ома для полной цепи: $$I = \frac{\mathcal{E}}{R_{\text{внеш}} + r}$$ Так как $R'_{\text{внеш}} \gt R_{\text{внеш}}$, знаменатель увеличивается, поэтому сила тока (показание амперметра) уменьшается. Для нахождения показания вольтметра воспользуемся методом потенциалов. Вольтметр измеряет разность потенциалов $\varphi_1 - \varphi_3$: $$U_V = \varphi_1 - \varphi_3 = \mathcal{E} - I \cdot r$$ Так как $I$ уменьшается, произведение $I \cdot r$ уменьшается, следовательно $U_V$ увеличивается.