3. Найдите силу тока в цепи и в сопротивлении R₂, если реостат полностью выведен из цепи. Как изменятся показания приборов, если движок реостата переместить снизу вверх?

Решение:

Анализируем схему и условия задачи.

1. Случай 1: Реостат полностью выведен из цепи.

   Когда реостат полностью выведен из цепи, его сопротивление равно нулю. В этом случае цепь состоит из источника ЭДС (E), его внутреннего сопротивления (r), резисторов R₁, R₂ (параллельно) и R₃ (последовательно).

   Сопротивление параллельного участка R₁ и R₂:

   \[ R_{12} = \frac{R_1 · R_2}{R_1 + R_2} = \frac{1.2 \text{ Ом} · 1.2 \text{ Ом}}{1.2 \text{ Ом} + 1.2 \text{ Ом}} = \frac{1.44}{2.4} · \text{Ом} = 0.6 \text{ Ом} \]Общее внешнее сопротивление цепи:\[ R_{внешн} = R_{12} + R_3 = 0.6 \text{ Ом} + 2 \text{ Ом} = 2.6 \text{ Ом} \]Сила тока в цепи (I):

   Используем закон Ома для полной цепи: I = E / (R_{внешн} + r)

   \[ I = \frac{1.44 \text{ В}}{2.6 \text{ Ом} + 0.2 \text{ Ом}} = \frac{1.44}{2.8} \text{ А} \approx 0.514 \text{ А} \]Сила тока через R₂ (I₂):

   Поскольку R₁ и R₂ соединены параллельно и имеют одинаковое сопротивление, ток в цепи разделится поровну между ними.

   \[ I_2 = \frac{I}{2} = \frac{0.514 \text{ А}}{2} \approx 0.257 \text{ А} \]
2. Случай 2: Движок реостата перемещается снизу вверх.

   Перемещение движка реостата снизу вверх приводит к увеличению сопротивления реостата, включенного в цепь. Это увеличит общее внешнее сопротивление цепи.

   • Показания амперметра (A): По закону Ома для полной цепи, при увеличении общего сопротивления, сила тока в цепи (I) уменьшится. Следовательно, показания амперметра уменьшатся.
   • Показания вольтметра V₁: Вольтметр V₁ измеряет напряжение на участке цепи, включающем R₂ и R₃. Так как общее сопротивление цепи увеличится, ток в цепи уменьшится. Напряжение на R₃ (U₃ = I * R₃) уменьшится. Напряжение на параллельном участке R₁ и R₂ (U₁₂) = E - I * (r + R₃) также изменится. Однако, если предположить, что V₁ измеряет напряжение на R₂ (что более вероятно по схеме, хотя и неоднозначно), то U₂ = I * R₂. Поскольку I уменьшается, показания V₁ (если измеряет на R₂) уменьшатся. Если V₁ измеряет напряжение на R₂ и R₃, то U₁₂ = I * R₁₂. Так как I уменьшится, а R₁₂ не изменится, напряжение U₁₂ уменьшится.
   • Показания вольтметра V₂: Вольтметр V₂ измеряет напряжение на R₁. Так как R₁ и R₂ соединены параллельно, напряжение на них одинаковое (U₁ = U₂ = U₁₂). При увеличении сопротивления реостата, ток в цепи уменьшится, что приведет к уменьшению напряжения на всем внешнем участке, включая U₁₂. Следовательно, показания V₂ уменьшатся.

   Важное замечание по схеме: Положение вольтметров V₁ и V₂ на схеме неоднозначно. Если V₁ измеряет напряжение на R₂, а V₂ на R₁, то оба покажут уменьшение. Если V₁ измеряет напряжение на R₁ и R₂ (параллельном участке), то его показания уменьшатся, так как общий ток уменьшится. Реостат, показанный с движком, включается в цепь последовательно с R₃. Следовательно, его сопротивление добавляется к общему внешнему сопротивлению.

Ответ:

• При полностью выведенном реостате сила тока в цепи примерно 0.514 А, а сила тока через R₂ примерно 0.257 А.
• При перемещении движка реостата снизу вверх сопротивление реостата увеличивается, что приводит к уменьшению силы тока в цепи и, соответственно, к уменьшению показаний амперметра и вольтметров.