3. Найдите силу тока в цепи и в сопротивлении R3, если реостат полностью выведен из цепи. Как изменятся показания приборов, если движок реостата переместить снизу вверх?

Решение:

Дано:

• ЭДС = 1,44 В
• r = 0,2 Ом
• R₁ = R₂ = 1,2 Ом
• R₃ = 2 Ом
• R₄ = 3 Ом

1. Реостат полностью выведен из цепи:

В этом случае реостат (R_пер.) не включен в цепь, поэтому его сопротивление равно 0.

• Сопротивление параллельного участка R₃ и R₄:
• R₃₄ = (R₃ * R₄) / (R₃ + R₄) = (2 Ом * 3 Ом) / (2 Ом + 3 Ом) = 6 Ом² / 5 Ом = 1,2 Ом
• Общее сопротивление цепи:
• R_общ = R₁ + R₂ + R₃₄ + r = 1,2 Ом + 1,2 Ом + 1,2 Ом + 0,2 Ом = 3,8 Ом
• Сила тока в цепи (по закону Ома для полной цепи):
• I = ЭДС / R_общ = 1,44 В / 3,8 Ом ≈ 0,379 А
• Сила тока через R₃:
• Напряжение на участке R₃₄:
• U₃₄ = I * R₃₄ = 0,379 А * 1,2 Ом ≈ 0,455 В
• Сила тока через R₃:
• I₃ = U₃₄ / R₃ = 0,455 В / 2 Ом ≈ 0,2275 А

2. Движок реостата перемещается снизу вверх:

Перемещение движка реостата снизу вверх увеличивает его сопротивление (R_пер.), которое включается последовательно с R₁ и R₂.

• Общее сопротивление цепи увеличится (R_общ = R₁ + R₂ + R_пер. + R₃₄ + r).
• Следовательно, сила тока в цепи (I = ЭДС / R_общ) уменьшится.
• Напряжение на параллельном участке R₃₄ (U₃₄ = I * R₃₄) уменьшится.
• Сила тока через R₃ (I₃ = U₃₄ / R₃) уменьшится.
• Показания амперметра (I) уменьшатся.
• Показания вольтметра V₁ (измеряет напряжение на R₁+R₂+R_пер., которое равно ЭДС - U₃₄ - U_r) увеличатся, так как U₃₄ уменьшится, а U_r = I*r также уменьшится (т.к. I уменьшился).
• Показания вольтметра V₂ (измеряет напряжение на R₁) уменьшатся, так как общее напряжение на последовательном участке R₁+R₂+R_пер. увеличится, но ток через них уменьшится, и R₁ остается постоянным.

Ответ:

• Сила тока в цепи: ≈ 0,379 А.
• Сила тока в сопротивлении R₃: ≈ 0,2275 А.
• При перемещении движка реостата снизу вверх: показания амперметра уменьшатся, показания V₁ увеличатся, показания V₂ уменьшатся, сила тока в R₃ уменьшится.