Faraday-törvény: EMF váltoó térből

1 · Jóslás

Egy vezetőhurok egy időben oszcilláló erősségű mágneses térben ül (a hurok felülete rögzített). Megjelenik-e EMF a hurokban, noha maga a hurok nem mozog?

2 · Előkészítés

  1. Nyisd meg a changing-flux-b előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A hurok felülete 0.02 m²-re rögzített; a tér B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)) szerint oszcillál.
  2. Engedélyezd az indukált EMF-kijelzőt.
  3. Olvasd le az indukált EMF-et minden feltüntetett időpontban.

3 · Adatgyűjtés

Idő t (s)Indukált EMF (mV)
0.30
0.70
1.10

Ábrázold az indukált EMF-et (y-tengely) a t idővel (x-tengely) szemben a három leolvasásodhoz, és vázold, hogyan oszcillál egy teljes periódus (2.5 s) alatt.

4 · Elemzés

  1. Egy mérésnél számítsd ki az EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
  2. Magyarázd meg, miért az indukált EMF ahhoz arányos, milyen GYORSAN változik a tér (dB/dt), nem a tér pillanatnyi értékéhez — az EMF nagy lehet akkor is, amikor B az átlagértéke közelében jár, ha ott gyorsan változik.

5 · Kiterjesztés

  1. Ez a váltakozó áramú generátor alapelve: ahelyett hogy B-t változtatnák, a generátor egy hurkot forgat egy rögzített téren át, ami épp olyan hatékonyan változtatja a fluxust. Magyarázd meg, miért a generátortervezés általában a tekercset forgatja, nem a mágnest oszcilláltatja.
  2. Az EMF = −dΦ/dt negatív előjele (Lenz-törvény) azt jelenti, hogy az indukált áram szembeszáll az őt okozó változással. Magyarázd meg, mit jelent fizikailag a „változásnak való ellenszegülés” egy növekvő és egy csökkenő térben ülő hurokra.

A fizika a kísérlet mögött

Faraday-törvény (változó tér)

Egy hurkon átmenő mágneses fluxus Φ = BA. Amikor B időben változik (A rögzített), a Faraday-törvény EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt indukált feszültséget ad — arányosan a hurok felületével és a tér változási sebességével.

← Vissza a kísérlethez

Elektromágnesség

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap