Задание 15 ЕГЭ по физике: На рисунке показана схема электрической цепи постоянного тока,…

№2. Задание 15

ID: 00026017

На рисунке показана схема электрической цепи постоянного тока, содержащей источник тока, ЭДС которого равна $E,$ и два резистора: R _{1} и R _{2}. В начальный момент времени ключ К замкнут. Как изменятся напряжение на резисторе R _{1} и суммарная тепловая мощность, выделяющаяся во внешней цепи, если ключ К разомкнуть? Внутренним сопротивлением источника тока и соединительных проводов 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, выделяющаяся во внешней цепи

Источник: ФИПИ

Решение

В цепи источник ℰ (внутренним сопротивлением пренебрегаем) соединён последовательно с резисторами $R_1$ и $R_2$ . Параллельно резистору $R_1$ подключён ключ K — когда он замкнут, он закорачивает $R_1$ напрямую.

В начальный момент ключ K замкнут: резистор $R_1$ полностью закорочен, напряжение на нём равно нулю, а весь ток течёт мимо $R_1$ по проводу с ключом. Вся цепь в этот момент — просто резистор $R_2$ : $I_{\text{замкн}}=\dfrac{ℰ}{R_2}$ .

Когда ключ K размыкают, закоротка исчезает, и ток вынужден идти через $R_1$ : цепь становится последовательным соединением $R_1$ и $R_2$ : $I_{\text{разомкн}}=\dfrac{ℰ}{R_1+R_2}$ . Теперь на $R_1$ появляется напряжение: $U_{R1}=I_{\text{разомкн}}R_1\gt 0$ .

Значит напряжение на $R_1$ выросло — было равно нулю, стало положительным.

Сравним токи: $R_1+R_2\gt R_2$ , значит $I_{\text{разомкн}}\lt I_{\text{замкн}}$ — ток в цепи уменьшился при размыкании ключа. Суммарная тепловая мощность во внешней цепи $P=ℰ I$ следует за током — значит она тоже уменьшилась.

Итог: напряжение на $R_1$ увеличилось, суммарная тепловая мощность уменьшилась — и всё сходится: закоротка ключа выключала $R_1$ из цепи и держала на нём нулевое напряжение, а после размыкания сопротивление цепи выросло, ток просел, зато на освободившемся $R_1$ появилось своё напряжение.

Ответ