Faradays lov: EMF fra et endrende felt

1 · Prediker

En ledningssløyfe ligger i et magnetfelt hvis styrke svinger i tiden (sløyfens areal forblir fast). Dukker det opp en EMF i sløyfen selv om sløyfen selv ikke beveger seg?

• Nei — EMF krever fysisk bevegelse av sløyfen eller feltkilden.
• Ja — Faradays lov sier at en endrende fluks induserer en EMF, selv i en stillestående sløyfe, så lenge feltet selv endrer seg.
• EMF vises bare hvis sløyfen beveger seg gjennom feltet.

2 · Oppsett

1. Åpne endrende-fluks-B-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Sløyfens areal er fast ved 0,02 m²; feltet svinger som B(t) = 0,6 T × (1 + 0,5 sin(2π × 0,4Hz × 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 (2,5 s).

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0,5·ω·cos(ωt) med A = 0,02 m², B₀ = 0,6 T, ω = 2π×0,4 rad/s. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar hvorfor den induserte EMF-en er proporsjonal med hvor RASKT feltet endrer seg (dB/dt), ikke med feltens momentane verdi — EMF-en kan være stor selv når B selv er nær gjennomsnittsverdien sin, hvis B endrer seg raskt der.

5 · Utvid

1. Dette er grunnprinsippet bak en vekselstrømsgenerator: i stedet for å endre B direkte, roterer en generator en sløyfe gjennom et fast felt, som endrer fluksen like effektivt. Forklar hvorfor generatordesign vanligvis roterer spolen i stedet for å svinge magneten.
2. Det negative fortegnet i EMF = −dΦ/dt (Lenz' lov) betyr at den induserte strømmen motvirker endringen som forårsaket den. Forklar hva «å motvirke endringen» betyr fysisk for en sløyfe i et økende felt versus et synkende felt.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark