Бельчонок и вольтметр
7/10У Бельчонка сломался вольтметр. «Не беда» — подумал он и сделал его из амперметра и последовательно присоединённого к нему сопротивления \(R = 10\) Ом. В качестве шкалы напряжений приклеил на прибор шкалу, равную произведению силы тока, текущего через амперметр, на сопротивление \(R\). Бельчонок решил проверить свой прибор, представленный на схеме. При подключении к контактам \(1,2\) и к контактам \(2,3\) прибор показал \(U_{1,2} = U_{2,3}\), а при подключении к контактам \(1,3\) \(U_{1,3} = 30\) В. Известно, что источник напряжения выдает \(U_0 = 36\) В.
1) Определите сопротивление амперметра \(R_A\) и сопротивления схемы \(R_1\), \(R_2\). 2) Что показывал прибор при подключении к контактам \(1,2\)?

Ниже вариант 1. В вариантах 2–4 другие сопротивления и напряжения; их ответы — в официальном решении.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаПоскольку \(U_{1,2} = U_{2,3}\), сопротивления \(R_1\) и \(R_2\) равны. Вольтметр Бельчонка учитывает собственное сопротивление амперметра, поэтому показания при подключении к разным контактам различаются.
Ответ\(R_A = 2\) Ом; \(R_1 = R_2 = 6\) Ом; при подключении к контактам \(1,2\) прибор показывал \(12\) В.
РешениеТак как \(U_{1,2}\) и \(U_{2,3}\) равны, то \(R_1 = R_2\).
При подключении к контактам \(1,3\) прибор показывает \(U_{1,3} = I'_A R\), где \(I'_A\) — ток через амперметр. Действительное напряжение на верхней ветви \(U_0 = I'_A(R_A + R)\), откуда \[R_A = R\left(\frac{U_0}{U_{1,3}} - 1\right) = 2~\text{Ом}.\] Ток через амперметр \(I'_A = U_{1,3}/R = 3\) А. Из баланса токов в цепи получаем \(R_1 = \dfrac{U_0 R}{2U_{1,3}} = 6\) Ом и \(R_2 = R_1 = 6\) Ом.
При подключении к контактам \(1,2\) вольтметр (амперметр с \(R\)) включен параллельно \(R_1\): \(R_{1,2} = \dfrac{(R_A + R)R_1}{R_A + R + R_1} = 4\) Ом. Действительное напряжение на \(R_{1,2}\) с учетом \(R_2\): \[U_{1,2}^{д} = \frac{U_0 R_{1,2}}{R_{1,2} + R_2} = \frac{36\cdot 4}{4 + 6} = 14{,}4~\text{В}.\] Ток через ветку вольтметра \(I_A = U^д_{1,2}/(R_A + R) = 1{,}2\) А, и прибор показывает \[U_{1,2} = I_A R = 12~\text{В}.\]
Похожие задачи
- Омметр из батарейки и миллиамперметра МОШ 2009/10, 9 кл.
- Поиск замыкания в трёхпроводной линии ВсОШ 2009/10, 10 кл.
- Реостатика ВсОШ 2012/13, 9 кл.
- Вольтметр и впаянные в схему батарейка и резисторы Интернет-олимпиада 2012/13, 9 кл.
- Амперметр на проволоке с источником тока Курчатов 2016/17, 11 кл.
- Три омметра в цепи МОШ 2016/17, 9 кл.