Faradays lov: Både felt og areal ændres på én gang

1 · Forudsig

En sløjfes areal OG magnetfeltet gennem den svinger begge samtidig. Kan du stadig finde den inducerede EMF ved simpelthen at lægge de to separate effekter (kun ændret B, kun ændret A) sammen?

• Nej — du skal bruge den fulde produktregel d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, som er mere end blot at lægge de to separate EMF'er sammen.
• Ja — du kan blot lægge EMF-formlerne fra changing-flux-b og changing-flux-area sammen.
• Du multiplicerer de to separate EMF-formler med hinanden.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen faraday-lenz, og tryk på Nulstil. Både B(t) og A(t) svinger: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ved 0.5 Hz.
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.

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg 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), og derefter EMF = −(A·B' + B·A') med B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar, hvorfor produktreglen d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt er præcis det rigtige værktøj her — flux er et PRODUKT af B og A, og matematikkens produktregel (ikke simpel addition) fortæller dig, hvordan et produkts ændringshastighed afhænger af, at begge faktorer ændres samtidig.

5 · Udvid

1. Sammenlign dette eksperiments EMF-værdier med changing-flux-b's og changing-flux-area's ved tilsvarende tidspunkter. Forklar, hvorfor du ikke simpelthen kan forudsige dette kombinerede resultat ved at lægge de to andre eksperimenters EMF-værdier på samme tidspunkt sammen, selvom alle tre bruger produktreglen i bunden.
2. En transformators ændrende flux kommer fra en ændrende strøm i én spole (hvilket ændrer B), ikke fra bevægelige dele (A er fast dér). Forklar, hvorfor faraday-lenz-eksperimentets kombinerede ændringsscenario er mere generelt, end hvad en stationær transformator faktisk behøver.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark