Задачи › Амперметры, вольтметры, мосты

Вольтметры и резистор

  1. Вольтметры и резистор

    Росатом 2022/23, 11 кл.
    4/10

    Резистор и два вольтметра соединили так, как показано на рисунке, и подключили к этой цепи источник постоянного напряжения. Известно, что вольтметр \(V_1\) показал при этом напряжение \(U\), а вольтметр \(V_2\) — напряжение \(\dfrac{3U}{2}\). Когда из цепи убрали вольтметр \(V_2\) (сохранив резистор и вольтметр \(V_1\) последовательно подключенными к источнику), вольтметр \(V_1\) показал напряжение \(\dfrac{3U}{2}\). Какое напряжение покажет вольтметр \(V_2\), если из цепи убрали вольтметр \(V_1\), сохранив последовательно подключенными к источнику тот же резистор и вольтметр \(V_2\)?

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Вольтметры имеют конечные сопротивления; в первой схеме токи через них одинаковы.

    Ответ

    \(U_2 = \dfrac{27}{14}\,U\).

    Решение

    При данном подключении ток через вольтметры одинаков, поэтому их сопротивления отличаются в полтора раза: \(\dfrac{R_2}{R_1} = \dfrac{3}{2}\). Когда вольтметр \(V_2\) убрали, показания \(V_1\) выросли в полтора раза, значит, в полтора раза вырос и ток: \[\frac{U}{r + R_1 + \frac{3}{2}R_1} = \frac{2}{3}\cdot\frac{U}{r + R_1},\] где \(U\) — напряжение источника, \(r\) — сопротивление резистора. Отсюда \(r = 2R_1\) и ток при первоначальном подключении \(I = \dfrac{U}{r+R_1+\frac{3}{2}R_1} = \dfrac{2U}{9R_1}\). Во второй схеме ток \(I_2 = \dfrac{U}{r+R_2} = \dfrac{2U}{7R_1}\), т.е. в \(\dfrac{9}{7}\) раза больше. Показания \(V_2\) увеличатся в \(\dfrac{9}{7}\) раза: \[U_2 = \frac{9}{7}\cdot\frac{3}{2}\,U = \frac{27}{14}\,U.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи