
Три одинаковых резистора и два одинаковых идеальных диода включены в электрическую цепь, показанную на рисунке, и подключены к аккумулятору в точках В и С. Показания амперметра равны 1,5 А. Определите силу тока через амперметр при смене 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.
Решение. При первом подключении цепи к источнику постоянного напряжения ток пройдет через оба диода, поэтому ток через левый резистор не пойдет. В этом случае получаем эквивалентную схему, изображенную на рис. 1. Так как резисторы одинаковые, то через верхнюю и нижнюю ветви параллельного соединения проводников цепи будут идти одинаковые токи 1,5 А. При параллельном соединении проводников напряжение на каждом участке одинаково и равно напряжению на клеммах аккумулятора. По закону Ома для участка цепи это напряжение равно
где R — сопротивление резистора.
При смене полярности подключения аккумулятора ток через верхний диод не проходит, через второй диод — проходит, при этом точки, между которыми он находится, имеют равные потенциалы. Тогда эквивалентная схема имеет вид, изображенный на рис. 2. Так как параллельно соединенные резисторы имеют одинаковое сопротивление, а амперметр идеальный, то через обе ветки идут равные токи, а в неразветвленном участке цепи сила тока
Общее сопротивление с учетом законов последовательного и параллельного соединения проводников
Так как внутренним сопротивлением аккумулятора можно пренебречь, то напряжение на его клеммах равно по закону Ома
Следовательно, через амперметр пройдет ток
Ответ: При смене полярности подключения аккумулятора через амперметр пройдет ток 0,5 А.
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае указано направление движения магнита) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае определено направление тока через катушку после замыкания ключа и направление индукции магнитного поля вблизи верхнего торца катушки с указанием на используемые правила, проведена аналогия с взаимодействием двух магнитов). | 3 |
| Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и тому подобное.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и тому подобное). И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | 2 |
| Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. ИЛИ Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. ИЛИ Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
PDF-версии: