Два вольтметра и батарейка
5/10Мы хотим измерить ЭДС батарейки для наручных часов. У нас есть два посредственных, но исправных вольтметра разных моделей. Подключив первый вольтметр к батарейке, мы получили значение напряжения \(U_1 = 0{,}9\) В. Подключив второй вольтметр — \(U_2 = 0{,}6\) В. Недоумевая, мы подключили к батарейке оба вольтметра одновременно (параллельно друг другу). Они показали одно и то же напряжение \(U_0 = 0{,}45\) В. Объясните происходящее и найдите ЭДС батарейки \(\mathcal{E}_0\).
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(\mathcal{E}_0 = \dfrac{1}{\dfrac{1}{U_1} + \dfrac{1}{U_2} - \dfrac{1}{U_0}} = 1{,}8\) В.
РешениеВсё дело в том, что у батарейки имеется конечное внутреннее сопротивление \(r\), и вольтметры также неидеальны. Обозначим внутренние сопротивления вольтметров через \(R_1\) и \(R_2\) и запишем закон Ома для каждой из схем измерения ЭДС (на рисунке 3.61 изображены схемы, в которых реальные вольтметры заменены идеальными приборами с параллельно подключёнными к ним сопротивлениями).


Для первой цепи \(\mathcal{E}_0 = I(r + R_1)\), откуда, учитывая, что вольтметр показывает напряжение \(U_1 = IR_1\), получаем: \[U_1 = \dfrac{\mathcal{E}_0R_1}{r + R_1} = \dfrac{\mathcal{E}_0}{1 + \dfrac{r}{R_1}}.\] Для второй и третьей цепи аналогично имеем: \[U_2 = \dfrac{\mathcal{E}_0}{1 + \dfrac{r}{R_2}},\qquad U_0 = \dfrac{\mathcal{E}_0}{1 + \dfrac{r}{R_1} + \dfrac{r}{R_2}}.\] Решая совместно три полученных уравнения, находим ЭДС батарейки: \[\mathcal{E}_0 = \dfrac{1}{\dfrac{1}{U_1} + \dfrac{1}{U_2} - \dfrac{1}{U_0}} = 1{,}8\text{ В}.\]
Похожие задачи
- Сопротивление гальванометра ВсОШ 1992/2001, 11 кл.
- Многопредельный амперметр МОШ 1992/93, 10 кл.
- Цепь с амперметрами и вольтметром ВсОШ 1996/97, 9 кл.
- Самодельные вольтметры МОШ 2002/03, 9 кл.
- Показания амперметра в двух схемах (C4) ЕГЭ 2009, 11 кл.
- Показания приборов (C4) ЕГЭ 2010, 11 кл.