Zadanie sprawdza analizę obwodu prądu stałego z łącznikiem oraz zastosowanie prawa Ohma U = I·R.
Stan z otwartym łącznikiem W: gałąź z łącznikiem jest rozłączona, więc nie tworzy obejścia. Prąd płynie przez oba rezystory 10 Ω połączone szeregowo. Rezystancja zastępcza wynosi więc R = 10 Ω + 10 Ω = 20 Ω. Z rysunku wynika napięcie źródła 20 V, zatem prąd pobierany ze źródła to I = U/R = 20 V / 20 Ω = 1 A.
Stan po zamknięciu łącznika W: zamknięty łącznik tworzy praktycznie zwarcie równoległe do dolnego rezystora. W efekcie dolny rezystor jest "ominięty" (spadek napięcia na nim dąży do zera), a w obwodzie decydującą rezystancją staje się tylko górny rezystor 10 Ω. Nowa rezystancja zastępcza to R = 10 Ω.
Warunek z treści: po zamknięciu łącznika prąd ze źródła ma pozostać bez zmian, czyli nadal ma wynosić 1 A. Aby przy R = 10 Ω uzyskać I = 1 A, trzeba zmienić napięcie źródła na U = I·R = 1 A · 10 Ω = 10 V.
- Odpowiedź "10 V" jest poprawna, bo spadek rezystancji o połowę (z 20 Ω do 10 Ω) wymusza spadek napięcia o połowę, aby I było stałe.
- "5 V" dawałoby I = 5/10 = 0,5 A, czyli prąd zmalałby.
- "15 V" dawałoby I = 15/10 = 1,5 A, czyli prąd wzrósłby.
- "20 V" dawałoby I = 20/10 = 2 A, czyli prąd podwoiłby się; to typowy błąd nieuwzględnienia zwarcia rezystora.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze licz Rz osobno dla stanu "przed" i "po" przełączeniu, dopiero potem dobieraj U z prawa Ohma do warunku na prąd.
