Цепь из измерительных приборов
6/10На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из четырёх одинаковых вольтметров, идеального микроамперметра и источника постоянного напряжения. Известно, что показания микроамперметра составляют \(I = 3\) мкА, а наименьшее из показаний вольтметров равно \(V = 1\) В. Определите:

Внутреннее сопротивление вольтметров \(R\).
Напряжение источника \(U_0\).
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ1) \(R = 1\) МОм; 2) \(U_0 = 5\) В.
РешениеПоскольку в цепи течёт ток, вольтметры не являются идеальными. Заметим, что исходная схема эквивалентна следующей: амперметр, затем параллельно соединённые ветвь из двух последовательных вольтметров \(V_1\), \(V_2\) и вольтметр \(V_3\), затем вольтметр \(V_4\), и источник.

Показания вольтметров \(V_1\) и \(V_2\) равны, причём их сумма равна падению напряжения на вольтметре \(V_3\) по закону параллельного соединения. Значит, \(V_1 = V_2 < V_3\). Поскольку \(I_3 < I_4\) (так обозначены токи через вольтметры), то \(V_3 = I_3 R < I_4 R = V_4\). Таким образом, минимальные показания у первого и второго вольтметров: \(V_1 = V_2 = V\). Тогда \(V_3 = 2V\). По соотношению токов \(I_2 + I_3 = I_4\): \[V_4 = IR = (I_2 + I_3)R = V_2 + V_3 = 3V.\] Отсюда \[R = \frac{3V}{I} = 1~\text{МОм}.\] Напряжение источника \[U_0 = V_3 + V_4 = 5V = 5~\text{В}.\]
Похожие задачи
- Электрический мостик ВсОШ 2009/10, 9 кл.
- Контур из проволоки МОШ 2010/11, 10 кл.
- Приборы Ирины, Карины и Марины МОШ 2012/13, 11 кл.
- Приборы для измерения токов МОШ 2012/13, 11 кл.
- Вольтметры и амперметры ВсОШ 2012/13, 9 кл.
- Три вольтметра МОШ 2013/14, 9 кл.