Faradayn laki: EMF muuttuvasta pinta-alasta

1 · Ennusta

Silmukka johtoa istuu kiinteässä magneettikentässä, mutta silmukan oma pinta-ala värähtelee (kuvittele sen venyvän ja kutistuvan). Indusoiko tämäkin EMF:n, samalla tavalla kuin muuttuva kentän voimakkuus?

• Kyllä – Faradayn laki välittää vain kokonaisvuon Φ = BA muuttumisesta, riippumatta siitä, muuttuuko B vai A.
• Ei – vain muuttuva kentän voimakkuus indusoi EMF:n, ei muuttuva pinta-ala.
• Muuttuva pinta-ala indusoi EMF:n, mutta täysin eri mekanismin kautta kuin muuttuva kenttä.

2 · Kokoa

1. Avaa vuon muutos pinta-alalla -esiasetus ja paina Nollaa. Kenttä on kiinnitetty arvoon 0.5 T; silmukan pinta-ala värähtelee kaavalla A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
2. Ota käyttöön indusoidun EMF:n lukema.
3. Lue indusoitu EMF jokaisena listattuna ajankohtana.

3 · Kerää data

Kuvaa indusoitu EMF (y-akseli) aikaa t vasten (x-akseli) kolmelle lukemallesi ja hahmottele, miten se värähtelee yhden täyden periodin (≈2.86 s) yli.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) arvoilla B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Vertaa taulukkoon.
2. Vertaa tämän kaavan rakennetta changing-flux-b-kokeen kaavaan. Selitä, miksi molemmat antavat EMF:n verrannollisena KIINTEÄN suureen (täällä B, siellä A) tulotteeseen ja MUUTTUVAN suureen muutosnopeuteen.

5 · Laajenna

1. Klassinen ”liukuva sauva” -generaattori muuttaa piirin suljettua pinta-alaa siirtämällä fysikaalisesti yhtä sivua, induoiden EMF = BLv (kenttä × sauvan pituus × liukunopeus) – mekaaninen versio täsmälleen tästä pinta-alan muutoksen vaikutuksesta. Selitä, miksi sauvan liu'uttaminen nopeammin kasvattaa indusoitua EMF:ää.
2. Jotkin mikrofonit toimivat siten, että magneetti värähtelee kiinteän kentän lähellä (tai kelan efektiivinen pinta-ala muuttuu suhteessa siihen), muuntaen äänivärähtelyt muuttuvaksi vuoksi ja siten jännitesignaaliksi. Miksi voimakkaampi ääni (suurempi värähtelyamplitudi) tuottaa suuremman EMF-signaalin?

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia