Задание 15 ЕГЭ по физике · задача 0E5ADA
|
|
Замкнутая электрическая цепь состоит из источника тока
с ЭДС и внутренним сопротивлением r и резистора R (см. рисунок). Как изменятся напряжение на клеммах источника
и количество теплоты, выделяющееся в источнике в единицу времени, если последовательно к резистору подключить ещё один такой же резистор?
| 1) | увеличится |
| 2) | уменьшится |
| 3) | не изменится |
| Напряжение на клеммах источника | Количество теплоты, выделяющееся в источнике в единицу времени |
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения: Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Показать ответ и разбор
Ответ: 12
Разбор
Сначала разберёмся с током в цепи.
До подключения второго резистора ток равен $I_{1} =$ ℰ / (R + r).
Напряжение на клеммах источника $U_{1} =$ ℰ $− I_{1}r =$ ℰ R / (R + r).
Мощность тепловыделения внутри источника $P_{1} = I_{1}^{2} r$.
После последовательного подключения второго такого же резистора общее сопротивление цепи становится 2R + r.
Новый ток $I_{2} =$ ℰ / (2R + r). Поскольку знаменатель увеличился, $I_{2}$ < $I_{1}$.
Новое напряжение на клеммах $U_{2} =$ ℰ $− I_{2}r$. Так как $I_{2}$ меньше $I_{1}$, падение напряжения $I_{2}r$ уменьшилось, значит $U_{2}$ > $U_{1}$ — напряжение на клеммах увеличилось.
Новая мощность тепловыделения в источнике $P_{2} = I_{2}^{2} r$. Поскольку $I_{2}$ < $I_{1}, P_{2}$ < $P_{1}$ — количество теплоты, выделяющееся в источнике за единицу времени, уменьшилось.
Таким образом, напряжение на клеммах увеличится, а теплота в источнике уменьшится.
До подключения второго резистора ток равен $I_{1} =$ ℰ / (R + r).
Напряжение на клеммах источника $U_{1} =$ ℰ $− I_{1}r =$ ℰ R / (R + r).
Мощность тепловыделения внутри источника $P_{1} = I_{1}^{2} r$.
После последовательного подключения второго такого же резистора общее сопротивление цепи становится 2R + r.
Новый ток $I_{2} =$ ℰ / (2R + r). Поскольку знаменатель увеличился, $I_{2}$ < $I_{1}$.
Новое напряжение на клеммах $U_{2} =$ ℰ $− I_{2}r$. Так как $I_{2}$ меньше $I_{1}$, падение напряжения $I_{2}r$ уменьшилось, значит $U_{2}$ > $U_{1}$ — напряжение на клеммах увеличилось.
Новая мощность тепловыделения в источнике $P_{2} = I_{2}^{2} r$. Поскольку $I_{2}$ < $I_{1}, P_{2}$ < $P_{1}$ — количество теплоты, выделяющееся в источнике за единицу времени, уменьшилось.
Таким образом, напряжение на клеммах увеличится, а теплота в источнике уменьшится.