Закон на Фарадей: поле и площ, променящи се едновременно

1 · Предскажи

Площта на контур И магнитното поле през него осцилират едновременно. Можеш ли все още да намериш индуктираната EMF, като просто събереш двата отделни ефекта (променящо се B само, променяща се A само)?

• Не — трябва пълното правило за произведение d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, което е повече от простото събиране на двете отделни EMF.
• Да — можеш просто да събереш формулите за EMF от променлив поток B и променлива площ.
• Умножаваш двете отделни формули за EMF една в друга.

2 · Постановка

1. Отвори настройката Фарадей–Ленц и натисни Нулирай. И B(t), и A(t) осцилират: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², на 0.5 Hz.
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.

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли B(t) = B₀(1 + 0.5sin(ωt)), A(t) = A₀(1 + 0.35cos(ωt)), B'(t) = B₀·0.5ω·cos(ωt), A'(t) = −A₀·0.35ω·sin(ωt), после EMF = −(A·B' + B·A') с B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Сравни с таблицата.
2. Обясни защо правилото за произведение d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt е точно правилният инструмент тук — потокът е ПРОИЗВЕДЕНИЕ на B и A, а правилото за произведение на математическия анализ (не простото събиране) ти казва как скоростта на промяна на произведение зависи от двете множители, променящи се заедно.

5 · Надгради

1. Сравни стойностите за EMF от този експеримент с тези от променлив поток B и променлива площ на сходни времена. Обясни защо не можеш просто да предскажеш този коминиран резултат, като събереш стойностите за EMF на другите два експеримента по едно и също време, макар и трите да ползват правилото за произведение отдолу.
2. Променящият се поток на трансформатор идва от променящ се ток в една навивка (което променя B), не от движещи се части (там A е фиксирана). Обясни защо сценарият с коминирана промяна на експеримента Фарадей–Ленц е по-общ от това, което неподвижен трансформатор реално нуждае.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат