Электрические… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00017065

Идея

Здесь всё держится на одном простом факте: конденсатор постоянный ток не пропускает. Поэтому пока ключ разомкнут, ток в цепи идти не может — единственный возможный путь упирается в конденсатор. А раз тока нет, то и падать ЭДС не на чем. Замкнём ключ — появится замкнутый путь для тока, и тут вступит в игру закон Ома для полной цепи.

Шаг 1. Что приборы показывают до замыкания

Ключ разомкнут — сквозного тока нет ($I=0$), его «запирает» конденсатор. Амперметр показывает ноль. Идеальный вольтметр тока через себя не пропускает (его сопротивление бесконечно большое), поэтому на внутреннем сопротивлении источника ничего не теряется, и он показывает полную ЭДС: $U=\varepsilon$.

Шаг 2. Что меняется после замыкания ключа

Замыкание ключа открывает обходной путь мимо конденсатора, и по цепи течёт ток $I\neq0$. Амперметр это сразу «ловит» — его показания становятся отличными от нуля.

А теперь к вольтметру. Запишем закон Ома для полной цепи: $$U=\varepsilon - I r,$$ где $r$ — внутреннее сопротивление источника. Как только пошёл ток, на внутреннем сопротивлении возникло падение $Ir\gt 0$, и напряжение на клеммах источника стало меньше ЭДС. Значит, вольтметр показывает меньше, чем раньше.

Ответ: после замыкания ключа амперметр станет показывать ток, отличный от нуля, а показания вольтметра уменьшатся (с $\varepsilon$ до $\varepsilon-Ir$).