Три одинаковых резистора и два одинаковых идеальных диода включены в электрическую цепь, показанную на рисунке, и подключены к аккумулятору в точкахBиC.Показания амперметра равны2А.Определите силу тока через амперметр при смене полярности подключения аккумулятора. Нарисуйте эквивалентные электрические схемы для двух случаев подключения аккумулятора. Опираясь на законы электродинамики, поясните свой ответ. Сопротивлением амперметра и внутренним сопротивлением аккумулятора пренебречь.
Решение
1) В первом случае верхний диод включён в обратном направлении, поэтому его сопротивление бесконечно большое, электрический ток через него не течёт. Диод, расположенный в центре схемы, включён в прямом направлении, поэтому его сопротивление равно нулю, и он пропускает ток. Эквивалентная электрическая схема для первого случая имеет вид, представленный на рисунке ниже.
Левый резистор соединён последовательно с двумя другими, соединёнными параллельно друг другу. Используя формулы для вычисления сопротивления последовательно и параллельно подключённых резисторов, получим общее сопротивление схемы в первом случае: R1=R+2R=23R, гдеR- сопротивление каждого из резисторов.
2) При смене полярности подключения аккумулятора оба диода окажутся включёнными в прямом направлении, и ток через левый резистор протекать не будет. Эквивалентная электрическая схема для второго случая примет вид, представленный на рисунке ниже.
Используя формулу для вычисления сопротивления параллельно подключённых резисторов, получим общее сопротивление схемы во втором случае: R2=2R.
3) Таким образом, сопротивление участка цепи уменьшилось в3раза. Используя закон Ома для полной цепи: I=Rобщε, получим, что сила тока через источник увеличилась в3раза. Следовательно, сила тока после разветвления как через верхний резистор, так и через нижний и амперметр также увеличилась в3раза и стала равна6А.При этом сила тока в каждой из ветвей разветвлённой части цепи в 2 раза меньше силы тока через источник.
