Номер 54.8, страница 191 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 54. Последовательное соединение проводников. Глава 7. Электрические явления - номер 54.8, страница 191.

$54.8^\circ$ $[1342^\circ]$

Как нужно двигать ползунок реостата (рис. VII-53), чтобы показания амперметра увеличивались?

Рис. VII-53

Решение

На рисунке VII-53 изображена электрическая цепь, которая состоит из источника тока (не показан, но подразумевается), ключа, гальванометра (используемого в качестве амперметра), электрической лампы и реостата. Все элементы соединены последовательно. Амперметр измеряет силу тока в цепи.

Вопрос задачи заключается в том, как нужно перемещать ползунок реостата, чтобы показания амперметра увеличились. Увеличение показаний амперметра означает увеличение силы тока $I$ в электрической цепи.

Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $I$ обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи: $I = \frac{\mathcal{E}}{R_{общ}}$, где $\mathcal{E}$ – ЭДС источника тока, а $R_{общ}$ – полное сопротивление цепи.

Полное сопротивление цепи $R_{общ}$ складывается из сопротивления внешней цепи $R_{внеш}$ и внутреннего сопротивления источника $r$. Сопротивление внешней цепи, в свою очередь, равно сумме сопротивлений всех ее последовательно соединенных элементов: $R_{общ} = R_{лампы} + R_{амперметра} + R_{реостата} + r$.

Для того чтобы сила тока $I$ в цепи увеличилась, необходимо уменьшить ее полное сопротивление $R_{общ}$. Поскольку сопротивления лампы, амперметра и внутреннее сопротивление источника являются постоянными величинами, уменьшить общее сопротивление можно только за счет уменьшения сопротивления реостата $R_{реостата}$.

Сопротивление реостата зависит от длины $l$ той части его обмотки, которая включена в цепь. Эта зависимость прямо пропорциональна: $R_{реостата} = \rho \frac{l}{S}$, где $\rho$ – удельное сопротивление материала обмотки, а $S$ – площадь ее поперечного сечения. Следовательно, чтобы уменьшить сопротивление реостата, необходимо уменьшить длину $l$ включенного в цепь участка проводника.

Проследим путь тока через реостат. Ток от амперметра поступает на клемму 1, затем проходит по виткам обмотки до подвижного контакта (ползунка), который установлен в точке 3. С ползунка ток уходит на клемму 6 и далее к лампе. Таким образом, в цепь включена часть обмотки реостата от клеммы 1 до точки 3. Чтобы уменьшить длину используемой части обмотки, необходимо переместить ползунок ближе к началу обмотки, то есть к клемме 1. На схеме это соответствует перемещению ползунка из положения 3 в положение 2, то есть влево.

Ответ: для увеличения показаний амперметра ползунок реостата необходимо двигать влево (от клеммы 3 к клемме 2).