ID: 00017075
На рисунке приведена электрическая цепь, состоящая из гальванического элемента, реостата, трансформатора, амперметра и вольтметра. В начальный момент времени ползунок реостата установлен посередине и неподвижен. Опираясь на законы электродинамики, объясните, как будут изменяться показания приборов в процессе перемещения ползунка реостата влево. ЭДС самоиндукции пренебречь по сравнению с $\varepsilon$.
Источник: Сборник Гиголо
Тут две связанные цепи на одном трансформаторе. В первичной (с гальваническим элементом и реостатом) работает закон Ома для полной цепи. А вот вольтметр стоит во вторичной обмотке, и для него важна электромагнитная индукция (закон Фарадея): напряжение там появляется не от самого тока, а от его изменения. Это ключевая ловушка задачи.
Двигаем ползунок влево — сопротивление реостата (а значит, и всей первичной цепи) уменьшается. По закону Ома для полной цепи $$I=\dfrac{\varepsilon}{R+r}$$ с уменьшением $R$ сила тока растёт. Поэтому амперметр, включённый в первичную цепь, во время движения ползунка плавно увеличивает показания.
Меняющийся ток в первичной обмотке создаёт меняющееся магнитное поле, а значит, меняется и магнитный поток сквозь вторичную обмотку. По закону Фарадея во вторичной обмотке наводится ЭДС индукции $$\mathcal{E}_\text{инд}=-\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t},$$ и вольтметр регистрирует возникшее на её концах напряжение $U$. Важно: это напряжение есть только пока ток (и поток) меняется — то есть пока ползунок движется.
Пока ползунок едет влево, амперметр плавно показывает рост тока, а вольтметр показывает отличное от нуля напряжение на вторичной обмотке. (Когда движок остановится, ток в первичной обмотке станет постоянным, поток перестанет меняться, ЭДС индукции исчезнет — и вольтметр покажет ноль; но для ответа достаточно описать процесс во время движения.)
Ответ: во время перемещения ползунка влево показания амперметра плавно увеличиваются, а вольтметр регистрирует напряжение на концах вторичной обмотки, наведённое по закону Фарадея.
Во время движения ползунка показания амперметра плавно увеличиваются, а вольтметр регистрирует напряжение на вторичной обмотке (отличное от нуля), пока ток в первичной обмотке меняется.