На рисунке показана цепь постоянного — Задание 15 ЕГЭ физика

Задание №15. Электродинамика. Установление Соответствия

Закон Ома и Цепи

№2. Задание 15

ID: 00026015

На рисунке показана цепь постоянного тока, содержащая источник тока с ЭДС ℰ и три резистора: $R_{1}$ = R , $R_{2}$ = 2 R и $R_{3}$ = 2 R . Как изменятся напряжение на резисторе $R_{2}$ и суммарная тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи, если ключ К перевести из положения 1 в положение 3? 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 $R_{2}$ Суммарная тепловая мощность, выделяемая во внешней цепи

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

Источник: ФИПИ

Решение

В цепи источник ℰ (внутреннее сопротивление не учитываем) через переключатель K подключает к резистору $$R_2$$ либо резистор $$R_1=R$$ (положение 1), либо резистор $$R_3=2R$$ (положение 3). При этом $$R_2=2R$$ всегда стоит в цепи.

В положении 1 общее сопротивление цепи: $$R_1+R_2=R+2R=3R$$ , ток $I_1=\dfrac{ℰ}{3R}$ .

В положении 3 общее сопротивление цепи: $$R_3+R_2=2R+2R=4R$$ , ток $I_3=\dfrac{ℰ}{4R}$ .

Сравним: $\dfrac{ℰ}{4R}\lt \dfrac{ℰ}{3R}$ , значит при переходе из положения 1 в положение 3 сопротивление цепи выросло, а ток — уменьшился.

Напряжение на резисторе $$R_2$$ равно $U_{R2}=IR_2$ . Сопротивление $$R_2$$ не меняется, а ток упал — значит напряжение на $$R_2$$ уменьшилось.

Суммарная тепловая мощность во внешней цепи (внутреннего сопротивления источника нет) равна $$P=ℰ I$$ — раз ток упал, упала и мощность.

Итог: и напряжение на $$R_2$$ , и суммарная тепловая мощность уменьшились — и всё сходится: замена резистора R на больший резистор 2R в этой ветке цепи может только повысить общее сопротивление и снизить ток.