Llei de Faraday: camp i àrea canviant alhora

1 · Prediu

L'àrea d'una malla I el camp magnètic que la travessa estan oscil·lant simultàniament. Pots trobar l'EMF induït simplement sumant els dos efectes separats (canviar B tot sol, canviar A tot sol)?

• No: cal la regla del producte completa d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, que és més que sumar els dos EMF separats.
• Sí: pots simplement sumar les fórmules d'EMF de changing-flux-b i changing-flux-area.
• Multipliques entre elles les dues fórmules d'EMF separades.

2 · Configura

1. Obre el predefinit «Llei de Faraday» i prem Restableix. Tant B(t) com A(t) oscil·len: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², a 0.5 Hz.
2. Activa la lectura d'EMF induït.
3. Llegeix l'EMF induït a cada temps llistat.

3 · Recull dades

Representa l'EMF induït (eix y) contra el temps t (eix x) per a les tres lectures.

4 · Analitza

1. Per a una prova, calcula 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), i després EMF = −(A·B' + B·A') amb B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Compara-ho amb la taula.
2. Explica per què la regla del producte d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt és exactament l'eina correcta aquí: el flux és un PRODUCTE de B i A, i la regla del producte del càlcul (no la suma simple) et diu com depèn el ritme de canvi d'un producte de dos factors que canvien junts.

5 · Amplia

1. Compara els valors d'EMF d'aquest experiment amb els de changing-flux-b i changing-flux-area en temps semblants. Explica per què no pots predir simplement aquest resultat combinat sumant els valors d'EMF dels altres dos experiments al mateix temps, tot i que tots tres fan servir la regla del producte a sota.
2. El flux canviant d'un transformador ve d'un corrent canviant en una bobina (que canvia B), no de cap part mòbil (allà A és fixa). Explica per què l'escenari de canvi combinat de l'experiment «Llei de Faraday» és més general que el que un transformador estacionari necessita realment.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles