Решение: Напряжение на реостате
В схеме на рисунке сопротивление резистора и полное сопротивление реостата равны $R$, ЭДС батарейки равна $E$, её внутреннее сопротивление ничтожно ($r = 0$). Как ведут себя показания идеального вольтметра при перемещении движка реостата из крайнего верхнего в крайнее нижнее положение? Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Решение по шагам
5 шаговРеостат подключён непосредственно к идеальной батарейке, поэтому напряжение между его крайними выводами остаётся постоянным и равно ЭДС батарейки.
$$U_{\text{реостата}} = E$$Полное сопротивление реостата равно $R$, поэтому ток в его цепи постоянен.
$$I = \dfrac{E}{R}$$Вольтметр подключён между движком и нижним выводом реостата. При перемещении движка сверху вниз сопротивление участка между движком и нижним выводом уменьшается от $R$ до $0$.
$$R_{\text{уч}}: R \to 0$$Напряжение на измеряемом участке равно произведению постоянного тока на сопротивление этого участка, поэтому оно также уменьшается.
$$U_V = I R_{\text{уч}} = \dfrac{E}{R}R_{\text{уч}}$$В верхнем положении движка вольтметр подключён ко всему реостату и показывает $E$, а в нижнем положении его выводы соединены с одной и той же точкой и показание равно нулю.
Показания идеального вольтметра уменьшаются: от $E$ в крайнем верхнем положении движка до $0$ в крайнем нижнем положении.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что напряжение на участке реостата постоянно и равно $E$ при любом положении движка.
Забыть, что вольтметр измеряет напряжение только между движком и нижним выводом реостата.
Утверждать, что показания зависят от сопротивления внешнего резистора, хотя он подключён параллельно источнику с нулевым внутренним сопротивлением.