Задачи › Амперметры, вольтметры, мосты

Неисправный вольтметр

  1. Неисправный вольтметр

    ИОШ 2016/17, 11 кл.
    4/10

    Имеется электрическая цепь, содержащая пять стрелочных вольтметров. Все вольтметры одинаковы, но у одного из них сбита шкала и погнута стрелка, и потому он даёт неправильные показания. При подключении к цепи электрического напряжения вольтметры дают следующие показания: \(V_1=5\ \text{В}\), \(V_2=4\ \text{В}\), \(V_3=2\ \text{В}\), \(V_4=V_5=1\ \text{В}\). Определите по этим данным, какой вольтметр неисправен, и каково истинное напряжение на нём.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сравните напряжения на вольтметрах, включённых параллельно друг другу, и соотношения между напряжениями в контурах цепи. Затем проверьте, какой из вольтметров 1 или 2 даёт показания, не согласующиеся с законом Кирхгофа.

    Ответ

    Неисправен вольтметр 2; истинное напряжение на нём \(V_2=3\ \text{В}\).

    Решение

    Ток через вольтметры 4 и 5 одинаков, а так как вольтметры одинаковы, у них одинаковое сопротивление и, следовательно, одинаковое напряжение. Так как их показания одинаковы, они исправны.

    Напряжение на вольтметре 3 равно сумме напряжений на вольтметрах 4 и 5. Так как показания вольтметра 3 действительно равны сумме показаний вольтметров 4 и 5, вольтметр 3 исправен.

    Напряжение на вольтметре 1 равно сумме напряжений на вольтметрах 2 и 3. Для показаний вольтметров это условие не выполнено, поэтому неисправен либо вольтметр 1, либо вольтметр 2. Докажем, что неисправным является вольтметр 2. Ток через него равен сумме токов через вольтметр 3 и вольтметры 4, 5. Ток через вольтметры 4 и 5 вдвое меньше тока через вольтметр 3. Поэтому ток через вольтметр 2 в \(3/2\) раза больше тока через вольтметр 3, и, следовательно, его показания должны быть \(3\) В (а не \(4\) В). Тогда условие \(V_1=V_2+V_3\) будет выполнено, и, значит, вольтметр 1 исправен.

    Итак, неисправным является вольтметр 2, напряжение на нём \(V_2=3\ \text{В}\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи