Задачи › Правила Кирхгофа

Реостат и мостовая схема

  1. Реостат и мостовая схема

    «Покори Воробьёвы горы!» 2024/25, 7–9 кл.
    7/10

    Вопрос. Реостат подключили к источнику постоянного напряжения через идеальный амперметр. При сопротивлении реостата \(2\) Ом сила тока через него равнялась \(1{,}1\) А, а при сопротивлении \(4\) Ом — \(0{,}6\) А. Найдите внутреннее сопротивление источника.

    Задача. Из нескольких одинаковых резисторов, двух аккумуляторов, двух идеальных амперметров и реостата собрали цепь по схеме, изображённой на рисунке. Сопротивление реостата прямо пропорционально координате его движка по размещённой на реостате шкале. Когда движок находился в положении с координатой \(x\), показания амперметров были \(I_1 = 5{,}7\) А и \(I_2 = 1{,}1\) А. Движок переместили в положение с координатой \(x' = 3x\), и показания \(A_1\) изменились — теперь стали \(I'_1 = 5{,}6\) А. Каковы теперь показания \(A_2\)?

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Для первой части запишите закон Ома для полной цепи при идеальном амперметре. Для второй части составьте баланс напряжений и уравнение непрерывности тока для «мостовой» части схемы и используйте линейность реостата.

    Ответ

    Вопрос: \(r = 0{,}4\) Ом;  Задача: \(I'_2 = \dfrac{I'_1 I_2}{3I_1 - I_2} \approx 0{,}385\) А.

    Решение

    Вопрос. Сопротивление идеального амперметра равно нулю, поэтому \(\mathcal{E} = 1{,}1~\text{А}\cdot(r + 2~\text{Ом}) = 0{,}6~\text{А}\cdot(r + 4~\text{Ом})\). Вычитая, находим \(0{,}5~\text{А}\cdot r = 0{,}2\) В, откуда \(r = 0{,}4\) Ом.

    Задача. Обозначим через \(I_3\) и \(I_4\) токи через резисторы, параллельные амперметрам \(A_1\) и \(A_2\). По непрерывности тока \(I_1 + I_3 = I_2 + I_4\). Сопротивление реостата в первом случае равно \(\beta R x\) (с постоянным \(\beta\)). Напряжение на «мостовом» участке, вычисленное двумя способами, даёт \(R I_3 + \beta R x\, I_2 = R I_1 + R I_4\). Вычитая из него уравнение непрерывности, получаем \((\beta x + 1)I_2 = 2I_1\), откуда \(\beta x = \dfrac{2I_1 - I_2}{I_2} = \dfrac{103}{11}\).

    Во втором случае аналогично, с заменой \(x \to 3x\): \((3\beta x + 1)I'_2 = 2I'_1\). Подставляя \(\beta x\), получаем \[I'_2 = \frac{I'_1 I_2}{3I_1 - I_2} = \frac{5{,}6\cdot 1{,}1}{3\cdot 5{,}7 - 1{,}1} \approx 0{,}385~\text{А}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи