Электричество и Магнетизм

Рассмотрим сопротивление цепи в двух случаях. В первый случай, когда ключ К замкнут, тогда резисторы будут соединены параллельно, а значит их сопротивление можно найти по формуле: $$R=\left(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}\right)^{-1}=\left(\frac{1}{2}+\frac{1}{3}\right)^{-1}=1.2\,\text{Ом}$$ В втором случае, когда ключ К разомкнут, $R=R_1=3\,\text{Ом}$. Таким образом общее сопротивление цепи при размыкании ключа увеличится.
Теперь перейдём к силе тока. По закону Ома сила ток, который измеряет Амперметр составит $I=\frac{\xi}{r+R}$, тогда так как общее сопротивление цепи при размыкании ключа увеличилось, то сила тока в цепи уменьшится, а значит показания амперметра станут меньше.
В конечном итоге рассмотрим напряжение на зажимах батарейки $U=\xi-Ir$. Тогда при неизменных параметрах источника тока и уменьшении силы тока в цепи напряжение на его зажимах увеличится.

Рассмотрим положение ключа №1. Тогда в цепь будет включен только нижний источник тока, поэтому ток проходит против часовой стрелки при обходе контура. Через диод будет идти прямой ток, следовательно его сопротивление будет очень мало и ток пройдёт через него, а не через соседний резистор и лампу. Так же в цепь будет подключен нижний резистор. Таким образом, имеем эквивалентную схему:

Так как через лампу не идёт ток, то она гореть не будет. Тогда общее сопротивление цепи составит $R_\text{общ}=R$ и мощность выделяемая на цепи составит $P_1=\frac{\xi^2}{R_\text{общ}}=\frac{\xi^2}{R}$.
Теперь рассмотрим положение ключа №2. Тогда в цепь будет включен только верхний источник тока, поэтому ток проходит по часовой стрелке при обходе контура. Диод в данном случае будет включен в противоток, следовательно его сопротивление будет огромны, и ток пройдёт через лампу и верхний резистор. Помимо этого ток пройдёт через нижний резистор. Таким образом, имеем эквивалентную схему:

Так как через лампу идёт ток, то она будет гореть. Тогда общее сопротивление цепи составит $R_\text{общ}=R+R+R=3R$ и мощность выделяемая на цепи составит $P_2=\frac{\xi^2}{R_\text{общ}}=\frac{\xi^2}{3R}$.
Таким образом видим что при переключении ключа из положения 1 в 2 мощность тока уменьшится в 3 раза.

Рассмотрим положение ключа №1. Тогда в цепь будет включен только верхний источник тока, поэтому ток проходит против часовой стрелки при обходе контура. Через диод будет идти прямой ток, следовательно его сопротивление будет очень мало и ток пройдёт через него, а не через соседний резистор и лампу. Так же в цепь будет подключен левый резистор. Таким образом, имеем эквивалентную схему:

Так как через лампу не идёт ток, то она гореть не будет. Тогда общее сопротивление цепи составит $R_\text{общ}=R$ и мощность выделяемая на цепи составит $P_1=\frac{\xi^2}{R_\text{общ}}=\frac{\xi^2}{R}$.
Теперь рассмотрим положение ключа №2. Тогда в цепь будет включен только нижний источник тока, поэтому ток проходит по часовой стрелке при обходе контура. Диод в данном случае будет включен в противоток, следовательно его сопротивление будет огромны, и ток пройдёт через лампу и правой резистор. Помимо этого ток пройдёт через левый резистор. Таким образом, имеем эквивалентную схему:

Так как через лампу идёт ток, то она будет гореть. Тогда общее сопротивление цепи составит $R_\text{общ}=R+R+R=3R$ и мощность выделяемая на цепи составит $P_2=\frac{\xi^2}{R_\text{общ}}=\frac{\xi^2}{3R}$.
Таким образом видим что при переключении ключа из положения 1 в 2 мощность тока уменьшится в 3 раза.

Заметим, что рамка находится в двух магнитных полях, а именно в однородном магнитном поле с индукцией $\vec{B}$ и неоднородном магнитном поле, которое создано проводником с током.
В следствии магнитной индукции $\vec{B}$ уменьшается магнитный поток через рамку, в результате чего вследствие явления электромагнитной индукции в рамке возникает индукционный ток и согласно правилу Ленца созданное индукционным током магнитное поле $\vec{B_I}$ будет препятствовать уменьшению магнитного потока, то есть вектор $\vec{B_I}$ будет направлен от наблюдателя, тогда индукционный ток, возникшей в контуре будет направлен по часовой стрелке.
Помимо этого на проводник с током в однородном магнитном поле будет действовать сила Ампера. На каждую строну рамки по правилу левой руки сила Ампера будет направлена от ней, и так как вся рамка находится в магнитном поле то равнодействующая этих сил будет равна нулю.
Теперь перейдём к рассмотрению влияния проводника с током. Так согласно правилу правой руки вектор индукции поля направлен к наблюдателю. На горизонтальные участки рамки силы Ампера равны, поскольку они равноудалены от проводника с током, а на вертикальные части рамки будет действовать разная сила Ампера, действующая на ближнюю часть рамки (правую) больше. По правилу левой руки левой руки силы Ампера, действующие на части рамки, направлены перпендикулярно сторонам рамки, поэтому силы действующие на горизонтальные участки рамки компенсируют друг-друга, а что касается вертикальных сторон рамки, то равнодействующая этих сил будет направлена вправо.
По принципу суперпозиции полей равнодействующая сил, действующих на рамку со стороны обоих магнитных полей, направлена вправо.

1. Эквивалентная схема:

2. Сила тока. Согласно закону Ома для замкнутой (полной) цепи $$I=\frac{\mathcal{E}}{R_1+R_2+r}.$$

3. Напряжение на батарее. По закону Ома для участка цепи клеммное напряжение, измеряемое вольтметром, $$U = I\,(R_1+R_2)=\mathcal{E}-I r.$$

4. Перемещение движка реостата. При смещении ползунка реостата влево его активное сопротивление $R_1$ увеличивается, из‑за чего ток $I$ в цепи уменьшается. В результате клеммное напряжение батареи возрастает по формуле $$U=\mathcal{E}- I r,$$ так как падение напряжения на внутреннем сопротивлении $Ir$ становится меньше.

Краткий вывод. Ток в цепи убывает, а напряжение на батарее увеличивается.