Faradayův zákon: pole i plocha se mění najednou

1 · Predikuj

Plocha smyčky A magnetické pole skrz ni obě oscilují současně. Můžeš najít indukované EMF prostým sečtením dvou samostatných efektů (změna B sama, změna A sama)?

• Ne — potřebuješ plné součinové pravidlo d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, které je víc než prosté sečtení dvou samostatných EMF.
• Ano — můžeš prostě sečíst vzorce EMF changing-flux-b a changing-flux-area.
• Vzorce dvou samostatných EMF spolu pronásobíš.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu faraday-lenz a stiskni Resetovat. Obojí B(t) i A(t) osciluje: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², na 0.5 Hz.
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.

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti 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), pak EMF = −(A·B' + B·A') s B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Porovnej s tabulkou.
2. Vysvětli, proč součinové pravidlo d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt je přesně ten správný nástroj tady — tok je SOUČIN B a A a součinové pravidlo počtu (ne prosté sčítání) říká, jak rychlost změny součinu závisí na obou činitelích měnících se společně.

5 · Rozšiř

1. Porovnej hodnoty EMF tohoto experimentu s changing-flux-b a changing-flux-area v podobných časech. Vysvětli, proč nemůžeš prostě predikovat tento kombinovaný výsledek sečtením hodnot EMF dvou dalších experimentů ve stejný čas, i když všechny tři používají pod kapotou součinové pravidlo.
2. Měnící se tok transformátoru pochází z měnícího se proudu v jedné cívce (což mění B), ne z žádných pohybujících se částí (A je tam pevné). Vysvětli, proč je scénář kombinované změny experimentu faraday-lenz obecnější, než co stacionární transformátor skutečně potřebuje.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky