Задание 21 ЕГЭ по физике · 151856
Переключение цепи с диодами
На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, двух идеальных диодов (сопротивление диода при прямом включении равно нулю, при обратном включении ток через диод равен нулю), двух ключей, двух резисторов, идеальных амперметра и вольтметра.
В начальный момент времени ключ К1 замкнут, а ключ К2 разомкнут. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как изменятся показания приборов, если ключ К1 разомкнуть, а ключ К2 замкнуть.
В начальный момент времени ключ К1 замкнут, а ключ К2 разомкнут. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как изменятся показания приборов, если ключ К1 разомкнуть, а ключ К2 замкнуть.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
В начальном состоянии ключ K1 замкнут, а ключ K2 разомкнут. Нижняя ветвь замкнута, однако диод D1 включён в обратном направлении, поэтому ток через него не проходит. Верхняя ветвь разомкнута ключом K2.
Iнач=0
Следовательно, тока во всей внешней цепи нет, поэтому амперметр показывает нулевую силу тока. Падения напряжения на внутреннем сопротивлении элемента нет, поэтому идеальный вольтметр, подключённый к его зажимам, показывает ЭДС элемента.
Iнач=0,Uнач=ε
После размыкания K1 нижняя ветвь разрывается. После замыкания K2 ток может проходить по верхней ветви. Диод D2 включён в прямом направлении и имеет нулевое сопротивление, поэтому он не влияет на общее сопротивление цепи.
Rобщ=R1+R2+r
По закону Ома для полной цепи сила тока после переключения становится равной:
Iпосле=εR1+R2+r
Амперметр начнёт показывать ненулевой ток, то есть его показания увеличатся от нуля до значения Iпосле.
A: 0 ⟶ εR1+R2+r
Из-за протекания тока появится падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Поэтому напряжение на его зажимах уменьшится:
Uпосле=ε−Iпослеr=ε(R1+R2)R1+R2+r<ε
Iнач=0
Следовательно, тока во всей внешней цепи нет, поэтому амперметр показывает нулевую силу тока. Падения напряжения на внутреннем сопротивлении элемента нет, поэтому идеальный вольтметр, подключённый к его зажимам, показывает ЭДС элемента.
Iнач=0,Uнач=ε
После размыкания K1 нижняя ветвь разрывается. После замыкания K2 ток может проходить по верхней ветви. Диод D2 включён в прямом направлении и имеет нулевое сопротивление, поэтому он не влияет на общее сопротивление цепи.
Rобщ=R1+R2+r
По закону Ома для полной цепи сила тока после переключения становится равной:
Iпосле=εR1+R2+r
Амперметр начнёт показывать ненулевой ток, то есть его показания увеличатся от нуля до значения Iпосле.
A: 0 ⟶ εR1+R2+r
Из-за протекания тока появится падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника. Поэтому напряжение на его зажимах уменьшится:
Uпосле=ε−Iпослеr=ε(R1+R2)R1+R2+r<ε
Пример ответа
Показания амперметра увеличатся от нуля до ε/(R1+R2+r), а показания вольтметра уменьшатся от ε до (ε(R1+R2))/(R1+R2+r).
Источник: Открытый банк ФИПИ 151856
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.