Решение: Цепь с реостатом
На фотографии изображена электрическая цепь, состоящая из реостата, ключа, цифрового вольтметра, подключённого к батарее, и амперметра. Начертите принципиальную электрическую схему этой цепи. Как изменятся показания амперметра и вольтметра при перемещении движка реостата влево до конца? Ответ поясните, опираясь на законы электродинамики.
Решение по шагам
4 шагаАмперметр, реостат, ключ и батарея соединены последовательно. Вольтметр подключён параллельно батарее, так как он измеряет напряжение на её зажимах.
При перемещении движка реостата влево до конца длина участка проволоки, включённого в цепь, увеличивается. Поэтому сопротивление реостата и полное внешнее сопротивление цепи увеличиваются.
$$R_{\text{ц}} = R + r$$По закону Ома для полной цепи при увеличении полного сопротивления сила тока уменьшается. Следовательно, показания амперметра уменьшатся.
$$I = \dfrac{\mathcal{E}}{R + r}$$Вольтметр измеряет напряжение на зажимах реальной батареи. При уменьшении силы тока уменьшается падение напряжения на внутреннем сопротивлении батареи, поэтому напряжение на зажимах возрастает.
$$U = \mathcal{E} - Ir$$Амперметр покажет уменьшение силы тока, а вольтметр — увеличение напряжения на зажимах батареи. Схема: батарея, ключ, амперметр и реостат соединены последовательно, вольтметр подключён параллельно батарее.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Подключают амперметр параллельно участку цепи.
Подключают вольтметр последовательно.
Считают, что при увеличении сопротивления сила тока увеличивается.
Не учитывают внутреннее сопротивление батареи и поэтому неверно определяют показания вольтметра.