ID: 00017057
Опираясь на законы физики, найдите показание идеального вольтметра в схеме, представленной на рисунке, до размыкания ключа K и опишите изменения его показаний после размыкания ключа K. Первоначально ключ находился в замкнутом положении длительное время.
(см. рисунок)
Источник: Сборник Гиголо
Тут два разных режима: «ключ замкнут давно» и «ключ только что разомкнули». Главное помнить про конденсатор: через заряженный конденсатор постоянный ток не течёт. Поэтому в установившемся режиме он работает как разрыв, а весь ток идёт через резистор.
Ключ замкнут давно — конденсатор полностью зарядился, ток в его ветви прекратился. Значит, ток в цепи идёт только через резистор R, и по закону Ома для полной цепи I=\dfrac{\varepsilon}{R+r}. Вольтметр, конденсатор и резистор соединены параллельно, поэтому идеальный вольтметр показывает напряжение на резисторе: U=IR=\dfrac{\varepsilon R}{R+r}.
Разрываем цепь ключом — источник отключился. Но конденсатор остался заряженным и теперь он сам становится источником: начинает разряжаться через резистор (с которым он по-прежнему связан, как и вольтметр). По мере разрядки заряд q убывает, а напряжение на конденсаторе U=\dfrac{q}{C} вслед за ним уменьшается.
Конденсатор разрядится полностью, заряд станет нулевым, ток прекратится. Вольтметр, видящий то же напряжение, плавно дойдёт до нуля и дальше останется на нуле.
Ответ: до размыкания U=\dfrac{\varepsilon R}{R+r}; после размыкания показания плавно уменьшаются до нуля.
До размыкания вольтметр показывает U=\dfrac{\varepsilon R}{R+r}. После размыкания конденсатор разряжается, и показания плавно падают до нуля.