Когда ключ открыт, вольтметр показывает напряжение 12,0 В. Почему вольтметр изменил показания на 8,0 В, когда ключ

Загадочный_Песок_7478

65

Когда ключ в цепи открыт, внутреннее сопротивление источника питания не влияет на ток, проходящий через цепь. В этом случае, напряжение на вольтметре, показанное значением 12,0 В, соответствует напряжению в источнике питания.

Однако, когда ключ закрыт, начинает протекать ток в цепи, и появляется падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания. Это приводит к изменению напряжения, измеряемого вольтметром.

Для объяснения этого явления, можно использовать формулу для полного напряжения в цепи, известную как формула закона Ома:

\[U = I \cdot R\]

где U - напряжение в цепи, I - ток в цепи, R - сумма внешнего сопротивления и внутреннего сопротивления источника питания.

Когда ключ закрыт, все сопротивления в цепи объединяются последовательно:

\[R_{общ} = R_{внеш} + r\]

где \(R_{общ}\) - общее сопротивление цепи, \(R_{внеш}\) - внешнее сопротивление цепи, \(r\) - внутреннее сопротивление источника питания.

Таким образом, формула для напряжения в цепи примет вид:

\[U = I \cdot (R_{внеш} + r)\]

И мы знаем, что вольтметр показывает падение напряжения на внешнем сопротивлении, поэтому:

\[U = I \cdot R_{внеш}\]

Теперь мы можем выразить ток I через известные значения:

\[I = \frac{U}{R_{внеш}}\]

Каково значение тока в цепи, когда ключ замкнут? Ток в цепи будет равен отношению падения напряжения на внешнем сопротивлении к самому этому сопротивлению. В данном случае, падение напряжения равно 8,0 В, поэтому:

\[I = \frac{8,0\, В}{R_{внеш}}\]

Для определения внутреннего сопротивления r источника питания, можно использовать закон Ома и сопоставить измеренное значение тока с известным значением падения напряжения на внутреннем сопротивлении:

\[I = \frac{U_{внутр}}{r}\]

где \(U_{внутр}\) - падение напряжения на внутреннем сопротивлении.

Из этих двух уравнений можно составить систему уравнений и найти значение внутреннего сопротивления:

\[\begin{cases} I = \frac{8,0\, В}{R_{внеш}} \\ I = \frac{U_{внутр}}{r} \end{cases}\]

Решив эту систему уравнений, можно определить внутреннее сопротивление r источника питания.