Закон на Фарадей: EMF от променящо се поле

1 · Предскажи

Контур от жица седи в магнитно поле, чиято сила осцилира във времето (площта на контура остава фиксирана). Появява ли се ЕДН (EMF) в контура, макар самият контур да не се движи?

• Не — EMF изисква физическо движение на контура или източника на полето.
• Да — законът на Фарадей казва, че променящ се поток индуцира EMF, дори в неподвижен контур, стига самото поле да се променя.
• EMF се появява само ако контурът се движи през полето.

2 · Постановка

1. Отвори настройката променлив поток B и натисни Нулирай. Площта на контура е фиксирана на 0.02 m²; полето осцилира като B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
2. Включи показанието за индуктирана EMF.
3. Прочети индуктираната EMF на всяко изброено време.

3 · Събери данни

Чертай индуктираната EMF (ос y) спрямо времето t (ос x) за трите си отчитания и скицирай как осцилира за един пълен период (2.5 s).

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) с A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Сравни с таблицата.
2. Обясни защо индуктираната EMF е пропорционална на това колко БЪРЗО се променя полето (dB/dt), не на мигновената стойност на полето — EMF може да е голяма, дори когато B самото е близо до средната си стойност, ако B се променя бързо там.

5 · Надгради

1. Това е основният принцип зад AC генератор: вместо да променя B директно, генераторът върти контур през фиксирано поле, което променя потока също толкова ефективно. Обясни защо дизайнът на генераторите обикновено върти бобината, вместо да осцилира магнита.
2. Отрицателният знак в EMF = −dΦ/dt (закон на Ленц) означава, че индуктираният ток се противопоставя на промяната, която го е причинила. Обясни какво значи физически „противопоставяне на промяната“ за контур в нарастващо срещу намаляващо поле.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат