На рисунке показана цепь постоянного — Задание 15 ЕГЭ физика

Задание №15. Электродинамика. Установление Соответствия

Закон Ома и Цепи

№2. Задание 15

ID: 00026003

На рисунке показана цепь постоянного тока, содержащая источник тока с ЭДС $$E$$ , два резистора и реостат. Сопротивления резисторов $R_{1}$ и $R_{2}$ одинаковы . Сопротивление реостата $R_{3}$ можно менять. Как изменятся напряжение на резисторе $R_{1}$ и суммарная тепловая мощность, выделяемая в цепи, если увеличить сопротивление реостата? Внутренним сопротивлением источника пренебречь.

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличится

2) уменьшится

3) не изменится Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Напряжение на резисторе $R_{1}$ Суммарная тепловая мощность, выделяемая в цепи

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

Источник: ФИПИ

Решение

Здесь резистор $$R_1$$ стоит отдельно, а резистор $$R_2$$ и реостат $$R_3$$ соединены параллельно друг с другом, и вся эта пара — последовательно с $$R_1$$ . Внутренним сопротивлением источника пренебрегаем, значит всё напряжение ℰ распределяется между $$R_1$$ и параллельным блоком $R_2\Vert R_3$ .

Сопротивление параллельного блока: $R_{23}=\dfrac{R_2 R_3}{R_2+R_3}$ . Когда сопротивление реостата $$R_3$$ увеличивается, эта дробь тоже растёт — при очень большом $$R_3$$ блок практически превращается в один резистор $$R_2$$ .

Значит общее сопротивление внешней цепи $R_1+R_{23}$ растёт, а по закону Ома ток в цепи $I=\dfrac{ℰ}{R_1+R_{23}}$ падает.

Напряжение на резисторе $$R_1$$ равно $U_{R1}=IR_1$ . Раз ток I упал, а $$R_1$$ не менялся, напряжение на $$R_1$$ тоже уменьшается.

Суммарная тепловая мощность всей цепи без потерь на внутреннем сопротивлении равна мощности источника: $$P=ℰ I$$ . Ток упал — значит и мощность уменьшилась.

Итог: и напряжение на $$R_1$$ , и суммарная тепловая мощность уменьшаются — и всё сходится: увеличение сопротивления реостата утяжеляет цепь и снижает ток целиком.