패러데이의 법칙: 변화하는 장의 EMF

1 · 예측

와이어의 고리는 시간에 따라 강도가 진동하는 자기장 안에 있습니다(고리의 면적은 고정되어 있습니다). 루프 자체가 움직이지 않는데도 EMF가 루프에 나타납니까?

• 아니요 - EMF에는 루프 또는 필드 소스의 물리적 동작이 필요합니다.
• 그렇습니다. 패러데이의 법칙에 따르면 자기장 자체가 변하는 한 고정 루프에서도 변화하는 플럭스는 EMF를 유도합니다.
• EMF는 루프가 필드를 통해 이동하는 경우에만 나타납니다.

2 · 설정

1. changing-flux-b 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 루프 면적은 0.02m²로 고정되어 있습니다. 자기장은 B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × 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(2.5초) 동안 어떻게 진동하는지 스케치하세요.

4 · 분석

1. 한 번의 시행에 대해 A = 0.02m², B₀ = 0.6T, Ω = 2π×0.4rad/s를 사용하여 EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·Ω·cos(Ωt)를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
2. 유도된 EMF가 필드의 순간 값이 아니라 필드가 얼마나 빠르게 변화하는지(dB/dt)에 비례하는지 설명하십시오. B가 평균 값에 가까우더라도 B가 빠르게 변하는 경우 EMF는 클 수 있습니다.

5 · 확장

1. 이것이 AC 발전기의 기본 원리입니다. B를 직접 변경하는 대신 발전기는 고정 필드를 통해 루프를 회전시켜 자속을 효과적으로 변경합니다. 발전기 설계가 일반적으로 자석을 진동시키는 대신 코일을 회전시키는 이유를 설명하십시오.
2. EMF = −dΦ/dt(렌츠의 법칙)의 음수 부호는 유도 전류가 이를 유발한 변화에 반대된다는 의미입니다. 증가하는 장과 감소하는 장의 루프에 대해 '변화 반대'가 물리적으로 무엇을 의미하는지 설명하십시오.

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