Задание 21 ЕГЭ по физике · E271E7
Показания приборов в цепи
На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ползунок реостата установлен в крайнее верхнее положение и неподвижен. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата вниз. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с ε.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
При перемещении ползунка реостата вниз длина включённого участка проволоки увеличивается, поэтому сопротивление внешней цепи возрастает.
Сила тока в первичной цепи определяется законом Ома для полной цепи. При увеличении сопротивления реостата сила тока уменьшается:
I=εR+r
Следовательно, показание амперметра уменьшается.
При постоянном токе гальванического элемента магнитный поток через вторичную обмотку постоянен, поэтому ЭДС индукции во вторичной обмотке отсутствует и вольтметр показывает ноль.
Во время перемещения ползунка сила тока в первичной обмотке изменяется, поэтому изменяется и магнитный поток через вторичную обмотку. В ней возникает ЭДС индукции:
E2=−N2dΦdt
Вольтметр покажет ненулевое напряжение в течение движения ползунка. Его конкретное изменение при движении нельзя однозначно указать без данных о скорости перемещения, поскольку показание зависит от скорости изменения магнитного потока. После остановки ползунка ток и магнитный поток снова становятся постоянными, поэтому показание вольтметра уменьшается до нуля.
Сила тока в первичной цепи определяется законом Ома для полной цепи. При увеличении сопротивления реостата сила тока уменьшается:
I=εR+r
Следовательно, показание амперметра уменьшается.
При постоянном токе гальванического элемента магнитный поток через вторичную обмотку постоянен, поэтому ЭДС индукции во вторичной обмотке отсутствует и вольтметр показывает ноль.
Во время перемещения ползунка сила тока в первичной обмотке изменяется, поэтому изменяется и магнитный поток через вторичную обмотку. В ней возникает ЭДС индукции:
E2=−N2dΦdt
Вольтметр покажет ненулевое напряжение в течение движения ползунка. Его конкретное изменение при движении нельзя однозначно указать без данных о скорости перемещения, поскольку показание зависит от скорости изменения магнитного потока. После остановки ползунка ток и магнитный поток снова становятся постоянными, поэтому показание вольтметра уменьшается до нуля.
Пример ответа
Показание амперметра уменьшается. Вольтметр показывает ненулевое напряжение только во время движения ползунка; после его остановки показание возвращается к нулю. Величина показания вольтметра во время движения зависит от скорости перемещения ползунка.
Источник: Открытый банк ФИПИ E271E7
Похожие задания
21На рисунке показана принципиальная схема электрической цепи, состоящей из источника тока с отличным от нуля…Показания приборов в цепи · D542EB21В 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 · 0B795A
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.