Задание E271E7: Электродинамика

Модель: элементы цепи сосредоточенные, провода идеальные; систему отсчёта связываем с неподвижной цепью. Механическое движение отсутствует, поэтому оси и проекции механических сил здесь не нужны. Положительные направления тока и напряжения выбираем согласованно; если полярность не задана, искомые заряд и напряжение понимаем по модулю.
1. По рисунку батарея соединена с нижним неподвижным выводом реостата, амперметр — с ползунком. Рабочая часть между нижним выводом и ползунком при движении сверху вниз укорачивается: R уменьшается. ЭДС самоиндукции по условию мала по сравнению с ε. Закон Ома:
I = εR + r + R₀,
где R₀ — остальные активные сопротивления. Подстановка меньшего R даёт больший I: показание амперметра растёт.
2. Пока ползунок неподвижен, первичный ток и магнитный поток постоянны, вторичное напряжение нулевое. Во время перемещения ток и поток возрастают. Закон индукции:
ℰ₂ = −N₂ΔΦΔt.
Вольтметр регистрирует модуль этого напряжения. Его полярность по правилу Ленца соответствует противодействию росту потока. Постоянное отношение напряжений трансформатора переменного тока здесь нельзя применять к постоянной батарее.
3. Без закона движения ползунка нельзя утверждать, что ненулевое показание вольтметра обязательно растёт или убывает: оно зависит от скорости изменения потока. После остановки и установления режима ΔΦ = 0, вольтметр снова показывает ноль; первичный ток остаётся увеличенным.
4. Проверка. Подстановка ΔΦ = 0 объясняет нулевое вторичное напряжение до движения и после переходных процессов. Рост конечного первичного тока согласуется с уменьшением рабочей длины реостата.

Ответ: амперметр: показание увеличивается; вольтметр регистрирует напряжение во время перемещения.