Электрическая цепь состоит из последовательно соединённых лампы Л и резистора сопротивлением R = 20 Ом, параллельно которым подключён идеальный вольтметр V2. Эта цепь питается от регулируемого источника напряжения, в состав которого входят батарея, ключ К и потенциометр (делитель напряжения) Р. Лаборант замыкает ключ, после чего, передвигая ползунок реостата и проводя наблюдения, записывает в таблицу несколько показаний V1 другого идеального вольтметра, подключенного к резистору. Показания вольтметра V2 он записать забывает.
| 5,0 | 6,0 | 7,0 | 8,0 | 9,0 | |
Используя вольт-амперную характеристику лампы, изображённую на рисунке 2, помогите лаборанту восстановить показания вольтметра V2 и запишите их в таблицу. Решение объясните, опираясь на законы электродинамики.
1) Пусть I — сила тока в амперметре, Uл — напряжение на лампе, V1 и V2 — показания первого и второго вольтметров. В соответствии с законом Ома для участка цепи, напряжение на резисторе с сопротивлением R равно
2) Вольтметр V2 показывает сумму падений напряжения на последовательно соединённых лампе Л и резисторе: При этом, поскольку вольтметр V1 идеальный, через резистор и через лампу течёт один и тот же ток силой I.
3) Показания вольтметра V2 можно восстановить следующим образом. Пусть вольтметр V1 показывает напряжение Тогда сила тока, текущего через резистор, равна
Напряжение на лампе при данном значении силы тока определим с помощью графика — оно равно
Следовательно, вольтметр показывает напряжение
4) Рассматривая аналогично остальные четыре значения напряжения, которые показывает вольтметр V1, вычислим показания вольтметра V2 и заполним таблицу.
| 5,0 | 6,0 | 7,0 | 8,0 | 9,0 | |
| 11,0 | 14,0 | 17,0 | 21,0 | 26,0 |

