На рисунке изображена схема электрической цепи, состоящей из двух одинаковых идеальных источников тока с ЭДС , лампы сопротивлением , диода, ключа К и двух одинаковых резисторов сопротивлением . Опираясь на законы электродинамики, объясните, что произойдет с яркостью лампы, если перевести ключ К из положения 1 в положение 2. Во сколько раз отличаются мощности, выделяющиеся в цепи при разных положениях ключа К?
Решение:
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 и мощность выделяемая на цепи составит .
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 и мощность выделяемая на цепи составит .
Таким образом видим что при переключении ключа из положения 1 в 2 мощность тока уменьшится в 3 раза.