패러데이의 법칙: 변화하는 영역의 EMF

1 · 예측

와이어 루프는 고정된 자기장에 위치하지만 루프 자체의 영역은 진동합니다(늘어졌다가 줄어들었다고 상상해 보세요). 전계 강도가 변하는 것과 마찬가지로 이것도 EMF를 유도합니까?

• 예 — 패러데이의 법칙은 B 또는 A가 변하는지 여부에 관계없이 총 플럭스 Φ = BA 변화에만 관심이 있습니다.
• 아니요 - 변화하는 영역이 아닌 변화하는 전계 강도만 EMF를 유도합니다.
• 변화하는 영역은 EMF를 유도하지만 변화하는 필드와는 완전히 다른 메커니즘을 통해 발생합니다.

2 · 설정

1. changing-flux-area 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 필드는 0.5T로 고정됩니다. 루프의 면적은 A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t))로 진동합니다.
2. 유도 EMF 판독을 활성화합니다.
3. 나열된 각 시간에 유도된 EMF를 읽습니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 측정에 대해 유도 기전력(y축)을 시간 t(x축)에 대해 그래프로 그리고, 한 주기(≈2.86초) 동안 어떻게 진동하는지 스케치하세요.

4 · 분석

1. 한 번의 시행에 대해 B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², Ω = 2π×0.35 rad/s를 사용하여 EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·Ω·sin(Ωt)을 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
2. 이 공식의 구조를 changing-flux-b 실험의 구조와 비교하세요. 두 가지 모두 FIXED 수량(여기서는 B, 저기서는 A)과 VARYING 수량의 변화율의 곱에 비례하는 EMF를 제공하는 이유를 설명하십시오.

5 · 확장

1. 고전적인 '슬라이딩 로드' 생성기는 한쪽 면을 물리적으로 이동하여 회로의 닫힌 영역을 변경하고 EMF = BLv(필드 × 로드 길이 × 슬라이딩 속도)를 유도합니다. 이는 바로 이 changing-area 효과의 기계적 버전입니다. 막대를 더 빠르게 밀면 유도 EMF가 증가하는 이유를 설명하십시오.
2. 일부 마이크는 고정된 자기장 근처에서 자석을 진동시켜(또는 이에 대해 코일의 유효 면적을 변경하여) 소리 진동을 변화하는 자속, 즉 전압 신호로 변환함으로써 작동합니다. 더 큰 소리(더 큰 진동 진폭)가 더 큰 EMF 신호를 생성하는 이유는 무엇입니까?

이 실험의 물리학

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