Закон Ома и Цепи — Задание 15 ЕГЭ по физике №00017715

Идея

Две одинаковые лампочки включены параллельно. При разомкнутом ключе работает только одна (через амперметр $A_1$), вторая ветвь разорвана. Когда замыкаем ключ, подключается вторая лампочка — внешнее сопротивление цепи уменьшается, и весь баланс сдвигается. Главная зацепка — внутреннее сопротивление источника $r$: из-за него при росте общего тока «просаживается» напряжение на клеммах.

Шаг 1. Общий ток и вольтметр (А)

Замкнули ключ — стало две лампы параллельно вместо одной, внешнее сопротивление упало (с $R$ до $R/2$). Общий ток $I=\dfrac{\mathcal{E}}{r+R_{\text{внеш}}}$ вырос. Вольтметр на клеммах показывает $U=\mathcal{E}-Ir$: ток вырос, значит падение $Ir$ выросло, и напряжение на клеммах уменьшится (2).

Шаг 2. Амперметр A1 (Б)

$A_1$ измеряет ток через свою (первую) лампочку. Этот ток равен $U/R_{\text{лампы}}$, где $U$ — напряжение на клеммах (оно же на каждой параллельной лампе). Раз $U$ просело, ток через первую лампу уменьшится (2). Лампочка стала гореть чуть тусклее.

Шаг 3. Амперметр A2 (В)

$A_2$ измеряет общий ток — сумму токов обеих ламп: $I=2U/R_{\text{лампы}}$. Хотя $U$ и уменьшилось, теперь работают две лампы. Проверим через полное сопротивление: было $I=\mathcal{E}/(r+R)$, стало $I=\mathcal{E}/(r+R/2)$ — знаменатель меньше, значит общий ток увеличится (1).

Подвох: первая лампа гаснет (ток $A_1$ падает), а общий ток ($A_2$) при этом растёт — за счёт второй лампы.