ID: 00003246
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.
Как будут изменяться показания приборов при перемещении движка реостата влево? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Источник: ФИПИ
Цепь с источником ЭДС \varepsilon, внутренним сопротивлением r, резистором R_1 и реостатом R_2 (параллельно), идеальный амперметр в неразветвлённой части, вольтметр измеряет напряжение на внешней цепи.
Изменение показаний амперметра и вольтметра при перемещении движка влево.
Шаг 1. Что происходит с R_2?
При перемещении ползунка реостата влево уменьшается длина рабочей части обмотки. Так как R = \frac{\rho L}{S}, сопротивление реостата R_2 уменьшается.
Шаг 2. Что происходит с общим внешним сопротивлением?
Резисторы R_1 и R_2 соединены параллельно:
\frac{1}{R_{\text{общ}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}
При уменьшении R_2 слагаемое \frac{1}{R_2} увеличивается, значит \frac{1}{R_{\text{общ}}} увеличивается, а R_{\text{общ}} уменьшается.
Шаг 3. Показания амперметра.
Амперметр включён в неразветвлённую часть цепи, поэтому показывает полный ток. По закону Ома для полной цепи:
I = \frac{\varepsilon}{R_{\text{общ}} + r}
При уменьшении R_{\text{общ}} ток I увеличивается → показания амперметра увеличиваются.
Шаг 4. Показания вольтметра.
Вольтметр показывает напряжение на внешней цепи (разность потенциалов на клеммах источника):
U = \varepsilon - I \cdot r
При постоянных \varepsilon и r, если ток I растёт, то U уменьшается → показания вольтметра уменьшаются.