Закон на Фарадей: EMF от променяща се площ

1 · Предскажи

Контур от жица седи във фиксирано магнитно поле, но самата площ на контура осцилира (представи си, че се разтяга и свива). Индуцира ли това също EMF, по същия начин, както променяща се сила на полето?

Да — законът на Фарадей се интересува само от това пълният поток Φ = BA да се променя, независимо дали B или A е това, което варира.
Не — само променяща се сила на полето индуцира EMF, не променяща се площ.
Променяща се площ индуцира EMF, но чрез коренно различен механизъм от променящо се поле.

2 · Постановка

Отвори настройката променлива площ и натисни Нулирай. Полето е фиксирано на 0.5 T; площта на контура осцилира като A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
Включи показанието за индуктирана EMF.
Прочети индуктираната EMF на всяко изброено време.

3 · Събери данни

Време t (s)	Индуктирана EMF (mV)
0.50
1.00
1.50

Чертай индуктираната EMF (ос y) спрямо времето t (ос x) за трите си отчитания и скицирай как осцилира за един пълен период (≈2.86 s).

4 · Анализирай

За един опит изчисли EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) с B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Сравни с таблицата.
Сравни структурата на тази формула с тази от експеримента променлив поток B. Обясни защо и двете дават EMF, пропорционална на произведението на ФИКСИРАНАТА величина (тук B, там A) и скоростта на промяна на ВАРИАЩАТА се величина.

5 · Надгради

Класическият генератор „плъзгаща се пръчка“ променя обхванатата площ на верига, като физически мести едната страна, индукирайки EMF = BLv (поле × дължина на пръчката × скорост на плъзгане) — механична версия точно на този ефект на променлива площ. Обясни защо по-бързото плъзгане на пръчката увеличава индуктираната EMF.
Някои микрофони работят, като оставят магнит да вибрира близо до (или ефективната площ на навивка да се променя спрямо) фиксирано поле, превръщайки звукови вибрации в променящ се поток, а оттам и в електрически сигнал. Защо по-силен звук (по-голяма амплитуда на вибрацията) произвежда по-голям EMF сигнал?

Физиката зад този експеримент

Закон на Фарадей (променяща се площ)

Магнитният поток през контур е Φ = BA. Когато A се променя във времето (B фиксирано), законът на Фарадей пак важи: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — същият закон, само с разменени роли на B и A.

← Назад към експеримента

Електромагнетизъм

138 безплатни работни листа по физика за печат