Faradays lov: både felt og areal endres samtidig

1 · Prediker

En sløyfes areal OG det magnetiske feltet gjennom det svinger begge samtidig. Kan du fortsatt finne den induserte EMF-en ved å bare legge de to separate effektene (endrende B alene, endrende A alene) sammen?

• Nei — du trenger hele produktregelen d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, som er mer enn bare å legge de to separate EMF-ene sammen.
• Ja — du kan bare legge EMF-formlene fra endrende-fluks-B og endrende-fluks-areal sammen.
• Du multipliserer de to separate EMF-formlene med hverandre.

2 · Oppsett

1. Åpne faraday-lenz-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Både B(t) og A(t) svinger: B₀ = 0,45 T, A₀ = 0,018 m², ved 0,5 Hz.
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.

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn B(t) = B₀(1 + 0,5sin(ωt)), A(t) = A₀(1 + 0,35cos(ωt)), B'(t) = B₀·0,5ω·cos(ωt), A'(t) = −A₀·0,35ω·sin(ωt), deretter EMF = −(A·B' + B·A') med B₀ = 0,45 T, A₀ = 0,018 m², ω = 2π×0,5 rad/s. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar hvorfor produktregelen d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt er nøyaktig riktig verktøy her — fluksen er et PRODUKT av B og A, og kalkulusens produktregel (ikke enkel addisjon) forteller deg hvordan et produkts endringshastighet avhenger av begge faktorene som endres sammen.

5 · Utvid

1. Sammenlign dette eksperimentets EMF-verdier med endrende-fluks-Bs og endrende-fluks-arealets ved lignende tidspunkter. Forklar hvorfor du ikke enkelt kan forutsi dette kombinerte resultatet ved å legge de to andre eksperimentenes EMF-verdier sammen på samme tidspunkt, selv om alle tre bruker produktregelen under panseret.
2. En transformators endrende fluks kommer fra en endrende strøm i én spole (som endrer B), ikke fra noen bevegelige deler (A er fast der). Forklar hvorfor faraday-lenz-eksperimentets kombinert-endring-scenario er mer generelt enn det en stasjonær transformator faktisk trenger.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark