Legge di Faraday: fem da area variabile
1 · Prevedi
Una spira sta in campo fisso ma la propria area oscilla (immagina si allarghi e stringa). Questo induce una fem come un campo variabile?
- Sì — alla legge di Faraday interessa solo la variazione del flusso totale Φ = BA, indipendentemente da cosa sta variando, se B o A.
- No: solo un campo variabile induce fem.
- Sì, ma con un meccanismo completamente diverso.
2 · Configurazione
- Apri il preset changing-flux-area e premi Reset. Il campo è fissato a 0.5 T; l'area dell'anello oscilla come A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35 Hz × t)).
- Attiva la lettura della fem indotta.
- Leggi la fem a ogni tempo indicato.
3 · Raccogli dati
| Tempo t (s) | Fem indotta (mV) |
|---|---|
| 0.50 | |
| 1.00 | |
| 1.50 |
Traccia la fem (asse y) contro t (asse x) per le tre letture e abbozza un periodo completo (≈2.86 s).
4 · Analizza
- Per una prova, calcola EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) usando B₀ = 0.5 T; A₀ = 0.025 m²; ω = 2π×0.35 rad/s. Confronta con la tabella.
- Confronta la struttura con l'esperimento flusso-B: entrambe danno fem proporzionale al prodotto della grandezza FISSA (B qui, A là) per la velocità di quella VARIABILE.
5 · Estendi
- Un classico generatore a 'asta scorrevole' cambia l'area racchiusa da un circuito spostando fisicamente un lato, inducendo EMF = BLv (campo × lunghezza dell'asta × velocità di scorrimento) — una versione meccanica esattamente di questo effetto di area variabile. Spiega perché far scorrere l'asta più velocemente aumenta la fem indotta.
- Alcuni microfoni fanno vibrare un magnete vicino a (o variare l'area efficace di una bobina rispetto a) un campo fisso, trasformando vibrazioni in flusso variabile e quindi in segnale. Perché un suono più forte (ampiezza maggiore) dà un segnale più grande?
La fisica dietro questo esperimento
Legge di Faraday (area variabile)
Il flusso magnetico attraverso un anello è Φ = BA. Quando A cambia nel tempo (a B fissa), la legge di Faraday vale ancora: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — la stessa legge, con i ruoli di B e A scambiati.