ID: 00017488
На рисунке изображена схема, содержащая источник тока с некоторым внутренним сопротивлением, резистор, реостат, амперметр и вольтметр.
Как изменятся показания амперметра и вольтметра, если передвинуть ползунок реостата влево?
Источник: ФИПИ
Разберём схему. Амперметр стоит в общем проводе сразу за источником — значит он показывает полный ток, который источник отдаёт в цепь. Вольтметр подключён прямо к клеммам источника — он показывает напряжение на клеммах U=\mathscr{E}-Ir. Дальше ток приходит к резистору R_1 и реостату R_2: оба включены между одними и теми же узлами, то есть соединены параллельно. Меняем R_2 ползунком — меняется вся картина.
Ток входит в реостат через левый вывод и выходит через движок. В работе участвует участок от левого вывода до движка. Сдвигаем ползунок влево — этот участок укорачивается, поэтому сопротивление реостата R_2 уменьшается.
Внешний участок — это параллель R_{12}=\dfrac{R_1 R_2}{R_1+R_2}. У параллельного соединения сопротивление всегда меньше меньшего из двух; если уменьшить R_2, то и R_{12} уменьшается. Значит, полное сопротивление цепи R_{12}+r падает.
По закону Ома для полной цепи I=\dfrac{\mathscr{E}}{R_{12}+r}. Сопротивление в знаменателе уменьшилось — ток вырос. Амперметр показывает больше.
Вольтметр на клеммах источника показывает U=\mathscr{E}-Ir. ЭДС \mathscr{E} и r не меняются, а ток I вырос, поэтому слагаемое Ir стало больше, и разность U=\mathscr{E}-Ir уменьшилась. Вольтметр показывает меньше.
Ответ: амперметр — увеличится, вольтметр — уменьшится.
Показание амперметра увеличится, показание вольтметра уменьшится. При сдвиге ползунка влево сопротивление реостата R_2 уменьшается, общее сопротивление параллельного участка R_1\parallel R_2 падает, поэтому ток через источник (амперметр) растёт. Из-за роста тока падение напряжения на внутреннем сопротивлении увеличивается, и напряжение на клеммах источника U=\mathscr{E}-Ir (вольтметр) уменьшается.