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 левым и правым концами нижних резисторов и может идеально проводить ток слева направо, если напряжение в отсутствие этого диода будет положительным.
3. Из закона Ома для участка цепи и правил расчета сопротивлений последовательно соединенных проводников следует, что в отсутствие диода в левой точке его присоединения будет напряжение 
относительно нижнего провода цепи, а в правой 
откуда ясно, что диод в первом случае будет открыт, и его выводы можно замкнуть накоротко.
4. Таким образом, в первом случае цепь будет состоять из двух последовательно соединенных сопротивлений, равных, согласно правилам расчета сопротивлений параллельно и последовательно соединенных проводников, 
и 
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 левой точке его присоединения будет напряжение 
относительно нижнего провода цепи, а в правой — 
то есть выше, чем в левой, откуда ясно, что диод во втором случае будет закрыт и в месте его нахождения цепь надо просто разорвать.
6. Во втором случае цепь будет состоять и двух параллельно соединенных сопротивлений 2R и 3R, откуда:
и 
7. Искомое отношение токов, таким образом, равно:
Ответ: 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: законы Ома для участка и для полной цепи, правила расчета сопротивлений при параллельном и последовательном соединении проводников, свойства идеального полупроводникового диода и амперметра); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) представлены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 2 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
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: 
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом (в данном случае: законы Ома для участка и для полной цепи, правила расчета сопротивлений при параллельном и последовательном соединении проводников, свойства идеального полупроводникового диода и амперметра); II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) представлены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 2 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены преобразования, направленные на решение задачи, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок | 0 |
| Максимальный балл | 2 |
Наверх