Задание №21 — Конденсатор в цепи постоянного тока

Решение:
1) В исходном состоянии прибор показывает ноль. Как только ключ будет замкнут, значения на вольтметре начнут расти до тех пор, пока не установятся на определённом максимальном уровне, который в дальнейшем останется неизменным.

2) Поскольку вольтметр подключен параллельно конденсатору, он регистрирует разность потенциалов на его обкладках. Так как в начальный момент времени заряд на конденсаторе отсутствует (q₁ = 0), напряжение на нём вычисляется как $U_{1} = \frac{q_{1}}{C} = 0 ,$, что объясняет нулевое начальное показание прибора.

3) После того как цепь замкнули, начинается процесс накопления заряда на конденсаторе. В силу соотношения $U = \frac{q}{C} ,$ это приводит к росту напряжения, фиксируемого вольтметром. По завершении процесса зарядки ток через ветвь с конденсатором прекращается, и электрический ток циркулирует только через резистор. В этом установившемся режиме сила тока определяется законом Ома для полной цепи: $I = \frac{\epsilon}{R + r} .$ Напряжение на параллельном участке с резистором и конденсатором рассчитывается по формуле U = IR и становится стабильным. Следовательно, показания вольтметра также принимают постоянное значение.

Источник: ФИПИ