Как изменятся показания амперметра (рис. 149), если вместо двух ламп, имеющих одинаковые сопротивления, включить в цепь только одну? Почему?

рис. 149

Для решения этой задачи важно хорошо понять, как работают электрические цепи, а также как сопротивление и сила тока связаны между собой. Вот подробное объяснение теоретической части:

Основные понятия:

1. Электрический ток:

   • Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц (например, электронов) в проводнике.
   • Сила тока ($I$) измеряется в амперах (А) и показывает количество заряда, проходящего через поперечное сечение проводника за единицу времени.

2. Сопротивление:

   • Сопротивление ($R$) — это характеристика материала проводника, которая показывает, насколько сильно он препятствует прохождению электрического тока.
   • Единица измерения сопротивления — ом ($\Omega$).

3. Напряжение:

   • Напряжение ($U$) — это разность электрических потенциалов между двумя точками цепи. Оно обеспечивает движение заряженных частиц.
   • Единица измерения напряжения — вольт (В).

4. Закон Ома:

   • Закон Ома для участка цепи выражается формулой: $$ I = \frac{U}{R} $$ где: $I$ — сила тока, $U$ — напряжение, $R$ — сопротивление.

5. Последовательное соединение:

   • При последовательном соединении элементов сопротивления складываются: $$ R_{\text{общ}} = R_1 + R_2 + \dots $$
   • Сила тока в цепи при последовательном соединении одинакова во всех точках цепи.

6. Амперметр:

   • Амперметр — это прибор для измерения силы тока. Он включается в цепь последовательно, чтобы ток проходил через него.

Анализ ситуации:

В цепи на рисунке показаны два одинаковых сопротивления (лампы), соединённые последовательно. Основные моменты:

1. Сопротивление двух ламп:

   • Пусть сопротивление каждой лампы равно $R$. Тогда их общее сопротивление при последовательном соединении будет: $$ R_{\text{общ}} = R + R = 2R. $$

2. Сила тока при двух лампах:

   • По закону Ома: $$ I_{\text{две лампы}} = \frac{U}{R_{\text{общ}}} = \frac{U}{2R}. $$

3. Сила тока при одной лампе:

   • Если в цепи остаётся только одна лампа, то её сопротивление $R_{\text{общ}} = R$.
   • Сила тока в этом случае будет: $$ I_{\text{одна лампа}} = \frac{U}{R}. $$

Сравнение:

• При двух лампах общее сопротивление цепи больше ($2R$), поэтому сила тока меньше, чем при одной лампе ($R$).
• Если заменить две лампы на одну, общее сопротивление цепи уменьшится, и сила тока возрастёт.

Вывод:

Изменение показаний амперметра связано с изменением общего сопротивления цепи, которое влияет на силу тока согласно закону Ома. При уменьшении сопротивления сила тока увеличивается.