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.
Источник: ФИПИ
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).
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).
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