Faradays lov: EMF fra et ændrende areal

1 · Forudsig

En ledningssløjfe står i et fast magnetfelt, men sløjfens eget areal svinger (forestil dig, at den strækkes og trækker sig sammen). Inducerer det også en EMF, på samme måde som en ændrende feltstyrke?

• Ja — Faradays lov bekymrer sig kun om, at den samlede flux Φ = BA ændrer sig, uanset om det er B eller A, der varierer.
• Nej — kun en ændrende feltstyrke inducerer EMF, ikke et ændrende areal.
• Et ændrende areal inducerer EMF, men gennem en helt anden mekanisme end et ændrende felt.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen changing-flux-area, og tryk på Nulstil. Feltet er fast på 0.5 T; sløjfens areal svinger som A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
2. Slå aflæsningen af induceret EMF til.
3. Aflæs den inducerede EMF ved hvert anført tidspunkt.

3 · Saml data

Afbild induceret EMF (y-aksen) mod tid t (x-aksen) for dine tre aflæsninger, og skitsér, hvordan den svinger over én hel periode (≈2.86 s).

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) med B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Sammenlign med tabellen.
2. Sammenlign denne formels struktur med changing-flux-b-eksperimentets. Forklar, hvorfor begge giver en EMF proportional med produktet af den FASTE størrelse (B her, A dér) og ændringshastigheden af den VARIERENDE størrelse.

5 · Udvid

1. En klassisk 'glidende stang'-generator ændrer en kreds' omsluttende areal ved fysisk at flytte den ene side, hvilket inducerer EMF = BLv (felt × stanglængde × glidehastighed) — en mekanisk version af netop denne arealændringseffekt. Forklar, hvorfor hurtigere glidning af stangen øger den inducerede EMF.
2. Nogle mikrofoner virker ved, at en magnet svinger nær (eller en spoles effektive areal ændrer sig i forhold til) et fast felt, hvorved lydvibrationer omdannes til en ændrende flux og dermed et spændingssignal. Hvorfor giver en kraftigere lyd (større vibrationsamplitude) et større EMF-signal?

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark