Faradeja likums: EMF no mainīga laukuma

1 · Prognozē

Vadu cilpa sēž fiksētā magnētiskajā laukā, bet pašas cilpas laukums svārstās (iedomājies to stiepjamies un saraujamies). Vai arī tas inducē EMF, tāpat kā mainīgs lauka stiprums?

2 · Iestati

  1. Atver mainīgā laukuma plūsmas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Lauks ir fiksēts 0.5 T; cilpas laukums svārstās kā A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
  2. Ieslēdz inducētā EMF rādījumu.
  3. Nolasi inducēto EMF katrā uzskaitītajā laikā.

3 · Vāc datus

Laiks t (s)Inducētā EMF (mV)
0.50
1.00
1.50

Zīmē inducēto EMF (y ass) pret laiku t (x ass) saviem trim rādījumiem un uzzīmē, kā tas svārstās pāri vienam pilnam periodam (≈2.86 s).

4 · Analizē

  1. Vienam mēģinājumam izrēķini EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) ar B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Salīdzini ar tabulu.
  2. Salīdzini šīs formulas struktūru ar mainīgās plūsmas B eksperimenta. Izskaidro, kāpēc abi dod EMF proporcionālu FIKSĒTĀ lieluma (šeit B, tur A) un MAINĪGĀ lieluma izmaiņas ātruma reizinājumam.

5 · Paplašina

  1. Klasiskais „slīdošā stieņa” ģenerators maina ķēdes iekļauto laukumu, fiziski kustinot vienu malu, inducējot EMF = BLv (lauks × stieņa garums × slīdēšanas ātrums) — mehāniska versija tieši šim mainīgā laukuma efektam. Izskaidro, kāpēc stieņa slīdēšana ātrāk palielina inducēto EMF.
  2. Daži mikrofoni darbojas, magnētam vibrējot pie (vai spoles efektīvajam laukumam mainoties attiecībā pret) fiksētu lauku, pārvēršot skaņas vibrācijas mainīgā plūsmā un tāpēc sprieguma signālā. Kāpēc skaļāka skaņa (lielāka vibrācijas amplitūda) rada lielāku EMF signālu?

Fizika aiz šī eksperimenta

Faradeja likums (mainīgs laukums)

Magnētiskā plūsma cauri cilpai ir Φ = BA. Kad A mainās laikā (B fiksēts), Faradeja likums joprojām attiecas: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — tas pats likums, tikai B un A lomām apmainītām.

← Atpakaļ pie eksperimenta

Elektromagnētisms

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas