Электрические… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00017540

Идея

Разберёмся, что меряет каждый прибор и как от движка реостата зависит сопротивление всей цепи. Дальше всё решает закон Ома для полной цепи.

Что на схеме

После амперметра цепь разветвляется: резистор $R_1$ и реостат $R_2$ включены параллельно (оба идут от узла после амперметра к правой шине). Амперметр стоит в общем проводе до разветвления — значит, он показывает полный ток источника $I$. Вольтметр идеальный (тока через себя не пропускает) и подключён к клеммам источника, поэтому показывает напряжение на клеммах $U=\mathscr{E}-I r$ — оно же равно напряжению на параллельном участке $R_1\Vert R_2$.

Реостат $R_2$ включён движком: ток входит в левый зажим обмотки и снимается с ползунка. Рабочая часть — это кусок обмотки от левого зажима до ползунка. Двигаем ползунок вправо — этот рабочий участок удлиняется, и сопротивление $R_2$ увеличивается.

Законы и «почему»

Сопротивление параллельного блока $R_{12}=\dfrac{R_1 R_2}{R_1+R_2}$ при росте $R_2$ тоже растёт (параллельное сопротивление увеличивается, когда растёт любое из плеч). Значит, полное сопротивление цепи $R_{12}+r$ становится больше.

По закону Ома для полной цепи $I=\dfrac{\mathscr{E}}{R_{12}+r}$: знаменатель вырос — полный ток $I$ уменьшился. Это и показывает амперметр.

Напряжение на клеммах $U=\mathscr{E}-I r$: ЭДС и $r$ постоянны, а ток $I$ уменьшился, значит вычитаемое $I r$ стало меньше — напряжение $U$ выросло. Это и показывает вольтметр.

Вывод

Ответ: амперметр показывает меньший ток (его показание уменьшается), вольтметр показывает большее напряжение (его показание увеличивается).