Faradayův zákon: EMF ze měnící se plochy

1 · Predikuj

Smyčka drátu sedí v pevném magnetickém poli, ale vlastní plocha smyčky osciluje (představ si, že se natahuje a smršťuje). Indukuje to také EMF, stejně jako měnící se intenzita pole?

• Ano — Faradayovu zákonu jde jen o změnu celkového toku Φ = BA bez ohledu na to, zda se mění B, nebo A.
• Ne — EMF indukuje jen měnící se intenzita pole, ne měnící se plocha.
• Měnící se plocha indukuje EMF, ale úplně jiným mechanismem než měnící se pole.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu changing-flux-area a stiskni Resetovat. Pole je pevně 0.5 T; plocha smyčky osciluje jako A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
2. Zapni odečet indukovaného EMF.
3. Odečti indukované EMF v každém uvedeném čase.

3 · Sbírej data

Vynes indukované EMF (osa y) proti času t (osa x) pro své tři odečty a načrtni, jak osciluje přes jednu celou periodu (≈2.86 s).

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) s B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Porovnej s tabulkou.
2. Porovnej strukturu tohoto vzorce s experimentem changing-flux-b. Vysvětli, proč oba dávají EMF úměrné součinu PEVNÉ veličiny (tady B, tam A) a rychlosti změny veličiny MĚNÍCÍ se.

5 · Rozšiř

1. Klasický generátor „posuvné tyče“ mění plochu obvodu fyzickým pohybem jedné strany a indukuje EMF = BLv (pole × délka tyče × rychlost posuvu) — mechanická verze přesně tohoto efektu měnící se plochy. Vysvětli, proč rychlejší posuv tyče zvětšuje indukované EMF.
2. Některé mikrofony fungují tak, že magnet vibruje poblíž (nebo se efektivní plocha cívky mění vzhledem k) pevnému poli, čímž převádějí zvukové kmity na měnící se tok a tedy napěťový signál. Proč hlasitější zvuk (větší amplituda kmitu) dává větší signál EMF?

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky