Решение: Показания приборов в цепи
На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля внутренним сопротивлением, резистора, реостата и измерительных приборов — идеального амперметра и идеального вольтметра. Как будут изменяться показания приборов при перемещении движка реостата вправо? Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Решение по шагам
6 шаговВ изображённой схеме реостат включён в цепь как переменное сопротивление. При перемещении его движка вправо длина участка проволоки, включённого в цепь, увеличивается, поэтому сопротивление реостата возрастает.
Реостат и резистор подключены параллельно, поэтому увеличение сопротивления ветви реостата приводит к увеличению общего сопротивления внешней цепи $R$.
Источник имеет внутреннее сопротивление $r \ne 0$. По закону Ома для полной цепи сила тока во внешней цепи равна
$$I = \dfrac{\mathcal{E}}{R+r}$$При увеличении $R$ знаменатель этой формулы увеличивается, поэтому сила тока в цепи уменьшается. Идеальный амперметр включён последовательно с источником и внешней цепью, следовательно, его показания уменьшатся.
Напряжение на внешней цепи равно напряжению на зажимах источника:
$$U = \mathcal{E} - Ir$$Так как при перемещении движка вправо сила тока $I$ уменьшается, падение напряжения внутри источника $Ir$ также уменьшается. Поэтому напряжение $U$ на зажимах источника возрастает. Идеальный вольтметр подключён к этим зажимам, следовательно, его показания увеличатся.
При перемещении движка реостата вправо сопротивление реостата и общее внешнее сопротивление увеличиваются. Сила тока в цепи и показания амперметра уменьшаются, а напряжение на зажимах источника и показания вольтметра увеличиваются.
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 увеличении сопротивления внешней цепи сила тока увеличивается.
Не учитывать внутреннее сопротивление источника и утверждать, что напряжение на его зажимах постоянно.
Перепутать показания амперметра и вольтметра.
Не объяснить, почему при уменьшении силы тока напряжение на зажимах источника увеличивается.