Faraday-törvény: tér és felület egyszerre változik

1 · Jóslás

Egy hurok felülete ÉS az átmenő mágneses tér egyszerre oszcillál. Megkaphatod-e az indukált EMF-et a két külön hatás (csak B változik, csak A változik) egyszerű összeadásával?

• Nem — a teljes szorzat-szabály kell: d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, ami több, mint a két külön EMF összege.
• De — egyszerűen összeadhatod a changing-flux-b és changing-flux-area EMF-képleteit.
• A két külön EMF-képletet összeszorzod.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a faraday-lenz előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. B(t) és A(t) is oszcillál: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², 0.5 Hz-en.
2. Engedélyezd az indukált EMF-kijelzőt.
3. Olvasd le az indukált EMF-et minden feltüntetett időpontban.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold az indukált EMF-et (y-tengely) a t idővel (x-tengely) szemben a három leolvasásodhoz.

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki 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), majd EMF = −(A·B' + B·A') B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
2. Magyarázd meg, miért a d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt szorzat-szabály itt pontosan a megfelelő eszköz — a fluxus B és A SZORZATA, és a matematika szorzat-szabálya (nem az egyszerű összeadás) mondja meg, hogyan függ egy szorzat változási üteme mindkét tényező együttes változásától.

5 · Kiterjesztés

1. Hasonlítsd össze e kísérlet EMF-értékeit a changing-flux-b és changing-flux-area értékeivel hasonló időpontokban. Magyarázd meg, miért nem jósolható meg egyszerűen ez az együttes eredmény a másik két kísérlet azonos időpontbeli EMF-értékeinek összeadásával, noha mindhármas a szorzat-szabályt használja a mélyben.
2. Egy transzformátor változó fluxusa egy tekercsben folyó változó áramból jön (amely B-t változtatja), nem mozgó alkatrészekből (ott A rögzített). Magyarázd meg, miért a faraday-lenz kísérlet együttes-változás forgatókönyve általánosabb, mint amennyire egy álló transzformátornak valójában szüksége van.

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap