На рисунке показана схема электрической цепи, состоящей из нескольких резисторов с одинаковыми сопротивлениями R, идеального диода Д, источника питания с постоянной ЭДС и малым внутренним сопротивлением, идеального амперметра А и переключателя П полярности источника питания. Во сколько раз изменится сила тока I через амперметр после перевода переключателя в другое положение?
1. Из закона Ома для полной цепи следует, что ток через амперметр равен где
— суммарное сопротивление цепи, подключенной через переключатель к источнику.
2. Как видно из схемы цепи, изображенной на рисунке, она содержит две параллельно соединенные ветви — одну сопротивлением 2R, а другую сопротивлением 3R, причем между ними имеется перемычка из идеального диода, который включен между верхними правым и левым концами нижних резисторов и может идеально проводить ток справа налево, если напряжение в отсутствие этого диода будет положительным, и вообще не будет проводить ток, если оно будет отрицательным.
3. Из закона Ома для участка цепи и правил расчета сопротивлений последовательно соединенных проводников следует, что в отсутствие диода в правой точке его присоединения будет напряжение относительно нижнего провода цепи, а в левой
откуда ясно, что диод в первом случае будет закрыт, и его выводы можно просто разомкнуть.
4. Таким образом, в первом случае цепь будет состоять и двух параллельно соединенных сопротивлений 2R и 3R, откуда:
и
5. После перевода переключателя в другое положение и изменения полярности напряжения, подаваемого на схему из резисторов, аналогичным образом находим, что без диода в правой точке его присоединения будет напряжение относительно нижнего провода цепи, а в левой —
то есть в правой точке выше, чем в левой, откуда ясно, что диод во втором случае будет открыт и его выводы можно просто замкнуть.
6. Во втором случае цепь будет состоять из двух последовательно соединенных сопротивлений, равных, согласно правилам расчета сопротивлений параллельно и последовательно соединенных проводников, и
откуда:
и
7. Искомое отношение токов, таким образом, равно:
Ответ:

