Три одинаковых резистора и три одинаковых идеальных диода включены в электрическую цепь, показанную на рисунке, и подключены к аккумулятору в точках $B$ и $C$. Показания амперметра равны 2 А. Определите силу тока через амперметр после смены полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.
Возможное решение.
1. Сила тока через амперметр после смены полярности подключения аккумулятора будет равна 1 А. Эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора даны на рисунках а и б.
2. В первом случае все три диода включены в прямом направлении, обладают нулевым сопротивлением и пропускают электрический ток. Эквивалентная электрическая схема для первого случая имеет вид, представленный на рис. а. Получается, что два резистора соединены параллельно друг другу, а левый резистор закорочен, и ток через него не протекает. Согласно закону Ома для полной цепи сила тока, протекающего через амперметр, в первом случае $I_1=\dfrac{\mathcal E}{R}$, где $R$ — сопротивление резистора.
3. При смене полярности подключения аккумулятора оба верхних диода окажутся включёнными в обратном направлении, будут обладать бесконечно большим сопротивлением и ток пропускать не будут. Эквивалентная электрическая схема для второго случая примет вид, представленный на рисунке б. Общее сопротивление цепи во втором случае: $R_2=R+R=2R$. Во втором случае сила тока, протекающего через амперметр, равна $I_2=\dfrac{\mathcal E}{R_2}=\dfrac{\mathcal E}{2R}$.
4. Таким образом, отношение $\dfrac{I_1}{I_2}=2$, а значит, $I_2=\dfrac{I_1}{2}=\dfrac{2}{2}=1$ А.
Ответ: $I_2=1$ А.