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.
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.