Илья взял стрелочный вольтметр, рассчитанный на измерение напряжения не более 7 В, и решил увеличить его предел измерений до 14 В. Для этого Илья припаял к одному из выходов вольтметра дополнительный резистор и переградуировал шкалу прибора, получив тем самым вольтметр с увеличенным внутренним сопротивлением и расширенным диапазоном измерений. То есть, когда вольтметр по старой шкале показывал значение напряжения 7 В, на новой шкале стрелка указывала на деление в 14 В.
1) Если напряжение на последовательно соединённых вольтметре и дополнительном резисторе составляет 14 В, а напряжение на вольтметре составляет 7 В, то чему равно напряжение на резисторе?
2) Если считать, что внутреннее сопротивление вольтметра составляет 2 кОм, то чему равно сопротивление дополнительного резистора, который Илья припаял к вольтметру?
3) Точность изготовления резисторов на заводе составляет ± 5%. В каком диапазоне может лежать суммарная величина напряжения на резисторе и вольтметре, если вольтметр по старой шкале показывает 4 В? Считайте показания вольтметра по старой шкале точными.
Напишите полное решение этой задачи.
1) Так как вольтметр и резистор соединены последовательно, то общее напряжение на них складывается из суммы напряжений на резисторе и вольтметре. Таким образом, если напряжение на вольтметре составляет 7 В, а общее напряжение 14 В, то напряжение на резисторе составит 7 В.
2) Так как напряжения на вольтметре и на резисторе одинаковые, то дополнительный резистор должен обладать сопротивлением, совпадающим с внутренним сопротивлением вольтметра, то есть 2 кОм.
3) Если вольтметр показывает 4 В, а его внутреннее сопротивление составляет 2 кОм, то ток, текущий через него, равен 2 мА. Напряжение на дополнительном резисторе есть произведение тока, текущего в цепи, на сопротивление дополнительного резистора. Так как сопротивление резистора лежит в диапазоне (1,9; 2,1) кОм, то напряжение на нём при токе в 2 мА лежит в диапазоне (3,8; 4,2) В. Тогда общее напряжение на вольтметре и резисторе может лежать в диапазоне: (7,8; 8,2) В.
Ответ: 1) 7 В; 2) 2 кОм; 3) 7,8 В < U < 8,2 В.

