Тип 21 № 38951 
Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Электричество и магнетизм
i
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 2А. 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 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. 1. Так как при параллельном соединении резисторы имеют одинаковое сопротивление, а амперметр идеальный, то через обе ветки идет ток, равный 2 А, а в неразветвленном участке цепи сила тока 
Учитывая законы последовательного и параллельного соединения проводников, находим общее сопротивление цепи: 
Так как внутренним сопротивлением аккумулятора можно пренебречь, то напряжение на его клеммах равно по закону Ома 
При изменении полярности подключения источника напряжения ток пройдет через оба диода, поэтому ток через левый резистор не пойдет. В этом случае получаем эквивалентную схему, изображенную на рис. 2.
В цепи имеется два резистора, соединенные параллельно. Поэтому общее сопротивление цепи станет равным 
а общая сила тока 
Так как обе ветви параллельно соединенных участков имеют одинаковое сопротивление, то ток через резистор и амперметр будет равен 
Рис. 1
Рис. 2
Ответ: сила тока через амперметр станет равной 6 А.
Критерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов | 3 |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не использованы 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 т.п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. 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 нём 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 в 1, 2, 3 балла | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
Ответ: сила тока через амперметр станет равной 6 А.
где R — сопротивление резистора.
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 