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

▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаСравните, каким было бы напряжение на идеальных вольтметрах, и выясните, течёт ли ток через среднее сопротивление. Затем найдите сопротивление вольтметра через сопротивление резисторов.
Ответ\(V_2 = \dfrac{2}{5}\,\varepsilon = 2{,}4\) В.
РешениеОчевидно, вольтметры неидеальные, поскольку в случае идеальности они должны были бы показывать \(2/3\) от 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, то потенциалы точек 1 и 2 одинаковы. Поэтому ток через центральное сопротивление не течёт, его можно выбросить, а падения напряжения на резисторах и вольтметрах одинаковы. Поэтому сопротивление вольтметра равно сопротивлению резисторов.

При выбрасывании одного вольтметра цепь принимает следующий вид (см. рисунок), 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.