Закон Ома и Цепи — Задание 14 ЕГЭ по физике №00047390

Между верхним и нижним узлами схемы включены источник ($\mathcal{E}=10$ В, $r=1$ Ом), ветвь «резистор $R$ + конденсатор $C$» и реостат. Ползунок реостата соединён с верхним узлом, нижний вывод — с нижним, верхний вывод свободен. Поэтому в крайнем верхнем положении движка работает вся обмотка ($9$ Ом), а в крайнем нижнем — ноль ом.

Ветвь с конденсатором. Когда конденсатор зарядился, ток в ветви $R$–$C$ прекращается: дальше конденсатора заряды не проходят. Значит, в установившемся режиме ток источника идёт только через реостат:

$$I=\dfrac{\mathcal{E}}{R_{\text{р}}+r}.$$

Утверждение 1. Верхнее положение: $I=\dfrac{10}{9+1}=1$ А. Через $R$ тока нет, поэтому на конденсаторе то же напряжение, что на реостате:

$$U_C=IR_{\text{р}}=1\cdot9=9\ \text{В}.$$

$1$ В — это напряжение на внутреннем сопротивлении источника, а не на конденсаторе. Утверждение 1 неверно.

Утверждение 2. Нижнее положение: внешнее сопротивление нулевое, ток ограничивает только внутреннее сопротивление источника:

$$I=\dfrac{\mathcal{E}}{r}=\dfrac{10}{1}=10\ \text{А},\qquad P=I^2r=10^2\cdot1=100\ \text{Вт}.$$

Утверждение 2 верно.

Утверждение 3. Движок едет из нижнего положения вверх — в работу включается всё больше обмотки, сопротивление реостата растёт от $0$ до $9$ Ом, и ток $I=\dfrac{\mathcal{E}}{R_{\text{р}}+r}$ уменьшается (от $10$ А до $1$ А). Утверждение 3 неверно.

Утверждение 4. В нижнем положении реостат замыкает верхний и нижний узлы проводом без сопротивления, напряжение между узлами равно нулю, поэтому заряд конденсатора $q=CU=0$. Утверждение 4 верно.

Утверждение 5. При $5$ Ом через источник и реостат идёт ток $\dfrac{10}{5+1}\approx1{,}7$ А, но через резистор $R$ ток по-прежнему не течёт: он стоит в одной ветви с заряженным конденсатором. Утверждение 5 верно.

Верны утверждения 2, 4 и 5: 245.