Электрические… — Задание 21 ЕГЭ по физике №00009884

Дано:

цепь с гальваническим элементом ($\mathcal{E}$, $r$), реостатом $R$, трансформатором (катушки 1 и 2), амперметром и вольтметром; ползунок движется вправо с постоянной скоростью.

Найти:

изменение показаний амперметра и вольтметра.

Решение:

1. Амперметр (ток в первичной цепи).

При перемещении ползунка вправо сопротивление реостата возрастает. По закону Ома для полной цепи: $$I = \frac{\mathcal{E}}{R(t) + r}$$ Знаменатель растёт $\Rightarrow$ ток $I$ плавно убывает.

2. Вольтметр (ЭДС на вторичной катушке).

До начала движения ток в первичной катушке был постоянен, магнитный поток через вторичную катушку не изменялся — $\mathcal{E}_{\text{инд}} = 0$, вольтметр показывал нуль. При равномерном движении ползунка ток убывает с постоянной скоростью: $$\frac{dI}{dt} = \text{const}$$ Поток через вторичную катушку изменяется с постоянной скоростью, поэтому по закону Фарадея: $$\mathcal{E}_{\text{инд}} = -\frac{d\Phi}{dt} = \text{const} \neq 0$$ Вольтметр скачком фиксирует постоянное значение $\mathcal{E}_{\text{инд}}$ на всё время движения. Как только ползунок останавливается — $\dfrac{d\Phi}{dt} = 0$, вольтметр мгновенно возвращается к нулю.