На фотографии изображена электрическая цепь. Начертите принципиальную схему этой электрической цепи. Опираясь на законы постоянного тока, объясните, как должны измениться (уменьшиться, увеличиться или остаться прежними) показания идеальных амперметра и вольтметра при замыкании ключа. Учесть внутреннее сопротивление батарейки, а сопротивлением подводящих проводов и ключа пренебречь.
Решение
Возможное решение.
1. Электрическая схема цепи, учитывающая внутреннее сопротивление батарейки, изображена на рисунке, где $I$ — сила тока в цепи.
2. Сила электрического тока в цепи определяется законом Ома для полной цепи:
$$I=\dfrac{\mathcal{E}}{R+r},\quad(1)$$
где $\mathcal{E}$ — ЭДС гальванической батареи, $r$ — её внутреннее сопротивление, $R$ — сопротивление внешней цепи. Отсюда в соответствии с законом Ома для участка цепи: $IR=U$ и $U=\mathcal{E}-Ir$. (2)
3. При замыкании ключа $K$ резистор $R_1$ закорачивается и сопротивление внешней цепи уменьшается: было $R=R_1+R_2$, стало $R=R_2$.
В соответствии с формулой (1) сила тока и показания амперметра увеличиваются. Из формулы (2) следует, что напряжение на батарейке при этом уменьшается.
Ответ: показания амперметра увеличатся, а вольтметра — уменьшатся.