21

Решение: Изменение показаний приборов

ЕГЭ · Физика · Задание 21 · Электрический ток и цепи
ВысокаяФИПИ5B4415Развёрнутое решение≈ 10 минутРазбор в 5 шагов
Условие

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.

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

На 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.

2

До замыкания ключа оба резистора включены последовательно, поэтому сопротивление внешней цепи равно:

$$R_1=3\ \Omega+2\ \Omega=5\ \Omega$$
3

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 $2\ \Omega$.

$$R_2=2\ \Omega$$
4

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.

$$U_V=\mathcal{E}=\mathrm{const}$$
Ответ

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.

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.