- Как изменятся показания вольтметра с внутренним сопротивлением 1 Ом, если последовательно с ним включить дополнительное сопротивление 10 Ом?
Вольтметр измеряет напряжение, и его показания зависят от сопротивления в цепи, через которую он подключен. Если вольтметр имеет внутреннее сопротивление 1 Ом, и к нему последовательно подключено сопротивление 10 Ом, общее сопротивление цепи увеличивается до 11 Ом.
Если начальное напряжение на вольтметре было ( V ) при сопротивлении 1 Ом, то при добавлении сопротивления 10 Ом, это напряжение будет делиться между внутренним сопротивлением вольтметра и добавленным сопротивлением.
Предположим, что в исходной ситуации вольтметр подключен в цепь с источником напряжения ( E ) и измеряет напряжение ( V ), тогда:
[ V = \frac{E \cdot R{\text{вольтметра}}}{R{\text{вольтметра}} + R_{\text{дополнительное}}} ]
До добавления сопротивления:
[ V = E ]
После добавления сопротивления:
[ V' = \frac{E \cdot 1 \, \Omega}{1 \, \Omega + 10 \, \Ом} = \frac{E}{11} ]
Таким образом, показания вольтметра уменьшатся в 11 раз.
- Имеется проводник сопротивлением 10 Ом. Чтобы из этого проводника получить проводник сопротивлением 2,5 Ом, надо:
Для изменения сопротивления проводника можно изменять его геометрические размеры (длину ( l ) и площадь поперечного сечения ( S )) или материал (удельное сопротивление ( \rho )). В данном случае мы предположим, что материал и удельное сопротивление не меняются.
Сопротивление проводника определяется формулой:
[ R = \rho \frac{l}{S} ]
Чтобы уменьшить сопротивление до 2,5 Ом, необходимо либо уменьшить длину проводника, либо увеличить его площадь поперечного сечения. Если мы будем менять длину проводника, то:
[ R \propto l ]
При уменьшении длины проводника в 4 раза (поскольку ( 10 \, \text{Ом} / 2,5 \, \text{Ом} = 4 )), сопротивление станет:
[ R{\text{новое}} = \frac{R{\text{старое}}}{4} = 2,5 \, \text{Ом} ]
Таким образом, для получения проводника сопротивлением 2,5 Ом из проводника сопротивлением 10 Ом, нужно уменьшить длину проводника в 4 раза.
- Проводник имеет сопротивление 4 Ом. Чтобы получить сопротивление 2,4 Ом, к нему нужно подключить сопротивление равное . Ом параллельно/последовательно.
Для получения сопротивления 2,4 Ом из проводника с сопротивлением 4 Ом, необходимо подключить дополнительное сопротивление параллельно. Параллельное соединение сопротивлений ( R_1 ) и ( R_2 ) вычисляется по формуле:
[ \frac{1}{R_{\text{общ}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} ]
Подставим известные значения:
[ \frac{1}{2,4} = \frac{1}{4} + \frac{1}{R_2} ]
Решим уравнение для ( R_2 ):
[ \frac{1}{R_2} = \frac{1}{2,4} - \frac{1}{4} ]
[ \frac{1}{R_2} = \frac{1}{2,4} - \frac{1}{4} = \frac{5}{12} - \frac{3}{12} = \frac{2}{12} = \frac{1}{6} ]
[ R_2 = 6 \, \text{Ом} ]
Таким образом, чтобы получить сопротивление 2,4 Ом, нужно подключить сопротивление 6 Ом параллельно проводнику с сопротивлением 4 Ом.