جواب فعالیت صفحه ۶۲ فیزیک (2) - ریاضی فیزیک

پاسخ:

ابتدا مدار را می‌سازیم. ولت‌سنج موازی با باتری بسته می‌شود و لامپ و کلید به‌صورت سری با باتری قرار می‌گیرند.

الف) قبل از بستن کلید:
کلید باز است، پس مدار بسته نیست و جریانی در مدار برقرار نمی‌شود. در این حالت ولت‌سنج عددی را نشان می‌دهد که برابر نیروی محرکهٔ الکتریکی باتری است. اگر این عدد را \(V_1\) بنامیم:

\[V_1 = \mathcal{E}\]

ب) بعد از بستن کلید:
کلید بسته می‌شود، جریان از باتری و لامپ عبور می‌کند و لامپ روشن می‌شود. ولت‌سنج عدد \(V_2\) را نشان می‌دهد.

ج) مقایسه و نتیجه:
عددی که ولت‌سنج قبل از بستن کلید نشان می‌دهد، بزرگ‌تر است. یعنی:

\[V_1 > V_2\]

چرا؟
وقتی مدار بسته نیست، بار الکتریکی در مدار جریان ندارد و باتری انرژی خود را صرف جریان دادن نمی‌کند. بنابراین ولت‌سنج تمام نیروی محرکهٔ باتری را نشان می‌دهد. وقتی کلید بسته می‌شود و جریان برقرار می‌شود، بخشی از انرژی باتری صرف عبور جریان از داخل خود باتری می‌شود و عدد ولت‌سنج کمی کم می‌شود. علت دقیق این اختلاف را در درس بعد بررسی خواهیم کرد.