ID: 00005603
На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из двух одинаковых источников ЭДС, ключа К, одинаковых ламп $Л_1$ и $Л_2$, резистора R и двух одинаковых идеальных диодов $D_1$ и $D_2$. Опираясь на законы электродинамики, объясните, какие изменения произойдут в работе этой цепи, если перевести ключ К из положения 1 в положение 2. Сравните накал ламп в этих двух случаях.
Источник: ФИПИ
Главное про идеальный диод: он работает как клапан — пропускает ток только в одном направлении (в прямом) и совсем не пропускает в обратном. Поэтому в каждом положении ключа «работает» только та лампа, через диод которой ток может пройти.
Положение 1. Источник с резистором $R$ включён так, что ток идёт по контуру через диод $D_1$ и лампу $\text{Л}_1$ (для $D_1$ это прямое направление, он открыт; для $D_2$ — обратное, он закрыт). Лампа $\text{Л}_1$ горит. При этом в её контуре последовательно стоит резистор $R$, который дополнительно ограничивает ток.
Положение 2. Теперь к лампам подключается второй такой же источник, но уже без резистора $R$ в контуре. Направление тока меняется на противоположное: открывается диод $D_2$ и загорается лампа $\text{Л}_2$, а $D_1$ закрывается, и лампа $\text{Л}_1$ гаснет.
Сравнение яркости. Накал лампы определяется силой тока через неё, а ток — общим сопротивлением контура (закон Ома для полной цепи $I=\dfrac{\varepsilon}{R_{\text{контура}}+r}$). В положении 1 в контуре был лишний резистор $R$, поэтому ток был меньше. В положении 2 такого резистора в контуре нет, сопротивление меньше — ток больше. Поэтому лампа $\text{Л}_2$ горит ярче, чем перед этим горела лампа $\text{Л}_1$.
Лампа $\text{Л}_1$ погаснет, а лампа $\text{Л}_2$ загорится. Лампа $\text{Л}_2$ будет гореть ярче, чем перед этим горела $\text{Л}_1$, потому что в её контуре нет резистора $R$ и ток больше.