Faradays lov: EMF fra et endrende areal

1 · Prediker

En ledningssløyfe ligger i et fast magnetfelt, men sløyfens eget areal svinger (se for deg at den strekker seg og krymper). Induserer også dette en EMF, på samme måte som en endrende feltstyrke?

• Ja — Faradays lov bryr seg bare om at total fluks Φ = BA endrer seg, uavhengig av om det er B eller A som varierer.
• Nei — bare en endrende feltstyrke induserer EMF, ikke et endrende areal.
• Et endrende areal induserer EMF, men gjennom en helt annen mekanisme enn et endrende felt.

2 · Oppsett

1. Åpne endrende-fluks-areal-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Feltet er fast ved 0,5 T; sløyfens areal svinger som A(t) = 0,025 m² × (1 + 0,35 cos(2π × 0,35Hz × t)).
2. Aktiver indusert-EMF-avlesningen.
3. Avles den induserte EMF-en ved hvert oppgitte tidspunkt.

3 · Samle inn data

Plott indusert EMF (y-akse) mot tid t (x-akse) for dine tre avlesninger, og skisser hvordan den svinger over én full periode (≈2,86 s).

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0,35·ω·sin(ωt) med B₀ = 0,5 T, A₀ = 0,025 m², ω = 2π×0,35 rad/s. Sammenlign med tabellen.
2. Sammenlign denne formelens struktur med endrende-fluks-B-eksperimentets. Forklar hvorfor begge gir en EMF proporsjonal med produktet av den FASTE størrelsen (B her, A der) og endringshastigheten til den VARIERENDE størrelsen.

5 · Utvid

1. En klassisk «glidende stav»-generator endrer en kretss innelukkede areal ved fysisk å flytte én side, og induserer EMF = BLv (felt × stavlengde × glidehastighet) — en mekanisk versjon av nøyaktig denne endrende-areal-effekten. Forklar hvorfor å gli staven raskere øker den induserte EMF-en.
2. Noen mikrofoner fungerer ved at en magnet vibrerer nær (eller en spoles effektive areal endres i forhold til) et fast felt, og omformer lydvibrasjoner til en endrende fluks og dermed et spenningssignal. Hvorfor gir en høyere lyd (større vibrasjonsamplitude) et større EMF-signal?

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark