Как изменятся показания амперметра, если в электрическую цепь (рис. 170) параллельно лампе $Л_{1}$ включить ещё одну такую же лампу $Л_{2}$?

Чтобы ответить на вопрос о том, как изменятся показания амперметра, необходимо подробно разобраться с тем, что происходит в электрической цепи при параллельном подключении лампы. Рассмотрим основные теоретические аспекты:

1. Закон Ома и электрические параметры цепи

Основой для анализа любой электрической цепи является закон Ома. Он выражается формулой:

$$ I = \frac{U}{R}, $$

где:
− $ I $ — сила тока,
− $ U $ — напряжение,
− $ R $ — сопротивление.

Этот закон показывает, что сила тока в цепи зависит от напряжения источника питания и сопротивления элементов цепи.

2. Параллельное соединение проводников

Когда два элемента (в данном случае лампы $ Л_1 $ и $ Л_2 $) подключены параллельно, их общая проводимость увеличивается, а эквивалентное сопротивление уменьшается. Формула для общего сопротивления при параллельном соединении двух проводников:

$$ \frac{1}{R_{\text{общ}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}, $$

где:
− $ R_{\text{общ}} $ — эквивалентное сопротивление цепи,
− $ R_1 $ и $ R_2 $ — сопротивления отдельных элементов (в данном случае ламп).

Если лампы одинаковые (их сопротивления равны), то формула упрощается:

$$ R_{\text{общ}} = \frac{R}{2}. $$

Это значит, что после подключения второй лампы происходит снижение общего сопротивления цепи.

3. Последствия снижения сопротивления

По закону Ома, снижение общего сопротивления приводит к увеличению силы тока, если напряжение источника остаётся постоянным:

$$ I_{\text{общ}} = \frac{U}{R_{\text{общ}}}. $$

Таким образом, после подключения второй лампы сила тока в цепи возрастает.

4. Сила тока через амперметр

Амперметр, как известно, измеряет силу тока в цепи. Поскольку он включён в основную цепь до точки разветвления, его показания будут равны суммарному току, протекающему через обе лампы. При параллельном подключении лампы $ Л_2 $, сила тока через каждую лампу будет одинаковой (если их сопротивления одинаковы), но суммарная сила тока увеличится:

$$ I_{\text{общ}} = I_{1} + I_{2}. $$

Поскольку $ I_1 $ и $ I_2 $ равны (лампы одинаковы), то:

$$ I_{\text{общ}} = 2 \cdot I_{1}. $$

5. Роль напряжения источника

При анализе важно учитывать, что напряжение на выводах источника питания остаётся постоянным, если он идеальный. Постоянство напряжения обеспечивает равномерное распределение силы тока между параллельно подключёнными элементами.

6. Практическое применение

В реальной жизни подключение дополнительных элементов параллельно источнику питания может привести к следующим эффектам:
− увеличению нагрузки на источник питания,
− изменению его выходного напряжения (если источник питания не идеален).

Однако в школьных задачах обычно предполагается идеальный источник питания, который сохраняет постоянное напряжение независимо от подключённой нагрузки.

Вывод

После подключения лампы $ Л_2 $ параллельно лампе $ Л_1 $, общее сопротивление цепи уменьшается, сила тока через амперметр увеличится. Значение силы тока будет равно суммарному току, протекающему через обе лампы.