Faradayův zákon: EMF ze měnícího se pole

1 · Predikuj

Smyčka drátu sedí v magnetickém poli, jehož intenzita osciluje v čase (plocha smyčky zůstává pevná). Objeví se ve smyčce EMF, i když se smyčka sama nehýbe?

• Ne — EMF vyžaduje fyzický pohyb smyčky nebo zdroje pole.
• Ano — Faradayův zákon říká, že měnící se tok indukuje EMF i ve stojící smyčce, pokud se mění samotné pole.
• EMF se objeví jen, když se smyčka pohybuje skrz pole.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu changing-flux-b a stiskni Resetovat. Plocha smyčky je pevně 0.02 m²; pole osciluje jako B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × 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 (2.5 s).

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) s A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Porovnej s tabulkou.
2. Vysvětli, proč indukované EMF je úměrné tomu, jak RYCHLE se pole mění (dB/dt), ne okamžité hodnotě pole — EMF může být velké, i když B samo je poblíž své průměrné hodnoty, pokud se B tam rychle mění.

5 · Rozšiř

1. Tohle je základní princip střídavého generátoru: místo přímé změny B generátor otáčí smyčkou pevným polem, což mění tok stejně efektivně. Vysvětli, proč návrh generátorů obvykle otáčí cívkou místo oscilování magnetu.
2. Záporné znaménko v EMF = −dΦ/dt (Lenzův zákon) znamená, že indukovaný proud odporuje změně, která ho způsobila. Vysvětli, co „odporování změně“ fyzikálně znamená pro smyčku v rostoucím versus klesajícím poli.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky