21

Решение: Напряжение на реостате

ЕГЭ · Физика · Задание 21 · Электрический ток и цепи
ПовышеннаяФИПИ5A3294Развёрнутое решение≈ 7 минутРазбор в 5 шагов
Условие

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.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

5 шагов
1

Реостат подключён непосредственно к идеальной батарейке, поэтому напряжение между его крайними выводами остаётся постоянным и равно ЭДС батарейки.

$$U_{\text{реостата}} = E$$
2

Полное сопротивление реостата равно $R$, поэтому ток в его цепи постоянен.

$$I = \dfrac{E}{R}$$
3

Вольтметр подключён между движком и нижним выводом реостата. При перемещении движка сверху вниз сопротивление участка между движком и нижним выводом уменьшается от $R$ до $0$.

$$R_{\text{уч}}: R \to 0$$
4

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.

Ответ

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.

Закрепить приёмВ теме «Электрический ток и цепи» ещё 204 задачи — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 21 ЕГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 5 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электрический ток и цепи»: в ней 205 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.