Global EE

Закон Ома и Цепи — Задание 15 ЕГЭ по физике №00017270

Задание №15. Электродинамика. Установление Соответствия

Закон Ома и Цепи

№2. Задание 15

ID: 00017270

На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых источника постоянного напряжения с ЭДС $\mathcal{E}$ и внутренним сопротивлением $r$ и реостата с полным сопротивлением $R=r$. В исходном состоянии контакт реостата находится в левом положении. Контакт реостата перемещают вправо. Как в результате этого изменяются сила тока в цепи и тепловая мощность, выделяющаяся в реостате?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА

А) сила тока в цепи

Б) тепловая мощность, выделяющаяся в реостате

ХАРАКТЕР ИЗМЕНЕНИЯ

1) увеличивается

2) уменьшается

3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждого ответа. Цифры в ответе могут повторяться.

Рисунок к заданию 15 ЕГЭ по физике — Закон Ома и Цепи

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

В исходном (левом) положении в цепь включена нулевая часть реостата, и при движении вправо в работу вводится всё больше провода — сопротивление цепи растёт от $r$ до $r+R=2r$. Дальше работают два разных факта: ток от полного сопротивления зависит просто, а мощность на реостате — через «горб» (максимум при равенстве сопротивлений).

Шаг 1. Сила тока (А)

По закону Ома для полной цепи $I=\dfrac{\mathcal{E}}{r+R_{р}}$, где $R_{р}$ — включённая часть реостата. При движении вправо $R_{р}$ растёт от $0$ до $R=r$, знаменатель увеличивается, значит ток $I$ уменьшается (вариант 2).

Шаг 2. Мощность на реостате (Б)

Мощность на реостате $P_{р}=I^2 R_{р}=\dfrac{\mathcal{E}^2 R_{р}}{(r+R_{р})^2}$. Эта функция растёт, пока $R_{р}\lt r$, и достигает максимума при $R_{р}=r$. Поскольку $R_{р}$ идёт от $0$ до $r$, мы движемся как раз по возрастающей части — значит $P_{р}$ увеличивается (вариант 1). Хоть ток и падает, сопротивление реостата растёт быстрее, и произведение $I^2R_{р}$ пока что прибавляет.

Ответ

21
Другие задания по теме «Закон Ома и Цепи» (8)