Неидеальные вольтметры
4/10В электрической цепи, схема которой представлена на рисунке, три одинаковых резистора соединены последовательно и подключены к батарейке с ЭДС \(\varepsilon = 6\text{ В}\). Два одинаковых вольтметра, подключенных так, как показано на рисунке, показывают напряжение \(U = 3\text{ В}\). Что будет показывать один из них, если второй вообще отключить от цепи? Внутреннее сопротивление источника равно нулю.

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаЕсли бы вольтметры были идеальными, они показали бы \(2/3\) ЭДС. Сравните показания с этим значением: что следует о сопротивлении вольтметров и о токе через средний резистор?
Ответ\(V_2 = \dfrac{2}{5}\,\varepsilon = 2{,}4\text{ В}\).
РешениеОчевидно, вольтметры неидеальные: в случае идеальности они должны были бы показывать \(2/3\) напряжения источника, а они показывают половину. Кроме того, из данных условия очевидно, что ток через центральное сопротивление не течёт. Действительно, поскольку вольтметры \(V_1\) и \(V_2\) показывают половину напряжения источника, потенциалы точек 2 и 3 одинаковы. Поэтому ток через центральное сопротивление не течёт, его можно выбросить, а падения напряжения на резисторах и вольтметрах одинаковы. Тогда сопротивление вольтметра равно сопротивлению резисторов.

При выбрасывании одного вольтметра цепь принимает вид, показанный на рисунке, причём сопротивление участка 1–2 равно \(\dfrac{2R}{3}\), поскольку сопротивление вольтметра равно сопротивлению резисторов. Поэтому напряжение на участке 1–2 составляет \(2/5\) от напряжения источника и, следовательно, \[V_2 = \frac{2}{5}\,\varepsilon = 2{,}4\text{ В}.\]

Похожие задачи
- Шунт для школьного гальванометра Ведомственная 2010/11, 11 кл.
- Предел вольтметра с добавочным резистором Курчатов 2012/13, 9 кл.
- Шунт для амперметра, 4/9 Ом Курчатов 2013/14, 8 кл.
- Шунт для амперметра, 5/9 Ом Курчатов 2013/14, 9 кл.
- Школьный амперметр с шунтом Курчатов 2013/14, 10 кл.
- Гальванометр как амперметр Ведомственная 2015/16, 9 кл.