Вопрос:

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 2 А. Определите показания амперметра при смены полярности подключения аккумулятора.

Фотография

Ответ ассистента

Пусть сопротивление каждого резистора равно $R$. ### Случай 1: Полярность как на рисунке Ток выходит из точки B (+), проходит через амперметр. Далее цепь разветвляется. - Верхняя ветвь с диодом и резистором: диод включен в прямом направлении (пропускает ток), резистор включен последовательно. Сопротивление ветви $R$. - Нижняя ветвь: ток идет через резистор, затем через вертикальный диод (в прямом направлении) и далее через второй резистор. Давайте проанализируем схему подробнее: Ток от точки B идет в узел. Часть тока идет в верхнюю ветвь (диод и резистор), часть в нижнюю (резистор). В узле между резисторами стоят диоды. В исходном случае (как на рисунке): - Верхний диод открыт, нижний диод также открыт (так как потенциал слева от него выше, чем справа, если ток течет по нижней ветви через резисторы). Эквивалентная схема: Амперметр подключен последовательно к параллельному соединению двух ветвей. Верхняя ветвь: последовательно соединенные диод (идеальный, R=0) и резистор R. Итого R. Нижняя ветвь: два резистора R и R последовательно. Итого 2R. Общее сопротивление цепи $R_{общ1} = \frac{R \cdot 2R}{R + 2R} = \frac{2}{3}R$. Ток $I_1 = \frac{U}{R_{общ1}} = \frac{U \cdot 3}{2R} = 2$ А. Отсюда $\frac{U}{R} = \frac{4}{3}$ А. ### Случай 2: Смена полярности Теперь ток выходит из точки C (+). Ток течет от C к B. Диоды включены «наоборот» для такого направления тока. - Верхний диод закрыт (ток не идет через верхнюю ветвь). - Нижний диод закрыт. Вся цепь теперь состоит только из последовательно соединенных трех резисторов (один внизу слева, два справа). Диоды ток не пропускают, как будто их нет в схеме. Общее сопротивление $R_{общ2} = R + R + R = 3R$. Ток $I_2 = \frac{U}{R_{общ2}} = \frac{U}{3R} = \frac{1}{3} \cdot \frac{U}{R} = \frac{1}{3} \cdot \frac{4}{3} = \frac{4}{9} \approx 0.44$ А. Ответ: при смене полярности показания амперметра составят $\frac{4}{9}$ А (или примерно 0,44 А).

Другие решения

Что ещё задавали пользователи