Решение: Изменение показаний приборов
На фотографии изображена электрическая цепь. Начертите принципиальную схему этой электрической цепи. Опираясь на законы постоянного тока, объясните, как должны измениться (уменьшиться, увеличиться или остаться прежними) показания идеальных амперметра и вольтметра при замыкании ключа. Сопротивлением подводящих проводов и ключа пренебречь. Явление самоиндукции не учитывать.
Решение по шагам
5 шаговНа принципиальной схеме источник тока, амперметр, резисторы $3\ \Omega$ и $2\ \Omega$ соединены в одной последовательной цепи. Ключ подключён параллельно резистору $3\ \Omega$, а идеальный вольтметр — параллельно источнику тока.
До замыкания ключа оба резистора включены последовательно, поэтому сопротивление внешней цепи равно:
$$R_1=3\ \Omega+2\ \Omega=5\ \Omega$$При замыкании ключа сопротивление подводящих проводов и ключа считается равным нулю. Резистор $3\ \Omega$ оказывается закороченным и ток через него не идёт. Общее сопротивление цепи уменьшается до $2\ \Omega$.
$$R_2=2\ \Omega$$При неизменном источнике тока уменьшение сопротивления цепи приводит к увеличению силы тока. Так как амперметр включён последовательно, его показание увеличивается.
$$I=\dfrac{\mathcal{E}}{R}$$Вольтметр подключён непосредственно к зажимам идеального источника. Напряжение на зажимах идеального источника равно его ЭДС и не зависит от сопротивления внешней цепи, поэтому показание вольтметра остаётся прежним.
$$U_V=\mathcal{E}=\mathrm{const}$$При замыкании ключа резистор $3\ \Omega$ шунтируется, общее сопротивление цепи уменьшается с $5\ \Omega$ до $2\ \Omega$, поэтому показание амперметра увеличивается. Вольтметр подключён к идеальному источнику, поэтому его показание остаётся прежним.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Считать, что при замыкании ключа резисторы соединяются параллельно, а не происходит шунтирование резистора $3\ \Omega$.
Утверждать, что показание идеального вольтметра уменьшается из-за увеличения силы тока.
Забыть, что амперметр включён последовательно со всей цепью.