Prawo Faradaya: SEM ze zmiennej powierzchni

1 · Prognoza

Pętla drutu siedzi w stałym polu magnetycznym, ale własna powierzchnia pętli oscyluje (wyobraź sobie rozciąganie i kurczenie). Czy to też indukuje SEM, tak samo jak zmiana natężenia pola?

• Tak — prawo Faradaya interesuje tylko zmiana całkowitego strumienia Φ = BA, niezależnie od tego, co się zmienia: B czy A.
• Nie — tylko zmiana natężenia pola indukuje SEM, nie zmiana powierzchni.
• Zmienna powierzchnia indukuje SEM, ale zupełnie innym mechanizmem niż zmienne pole.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset changing-flux-area i naciśnij Reset. Pole jest ustalone na 0.5 T; powierzchnia pętli oscyluje jak A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35 Hz × t)).
2. Włącz odczyt indukowanej SEM.
3. Odczytaj indukowaną SEM w każdym podanym czasie.

3 · Zbieranie danych

Narysuj indukowaną SEM (oś y) względem czasu t (oś x) dla trzech odczytów, i naszkicuj, jak oscyluje w pełnym okresie (≈2.86 s).

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt), używając B₀ = 0.5 T; A₀ = 0.025 m²; ω = 2π×0.35 rad/s. Porównaj z tabelą.
2. Porównaj strukturę tego wzoru z eksperymentem zmiennego strumienia B. Wyjaśnij, dlaczego oba dają SEM proporcjonalną do iloczynu STAŁEJ wielkości (tu B, tam A) i tempa zmiany ZMIENNEJ wielkości.

5 · Rozszerzenie

1. Klasyczny generator ze „ślizgającym się prętem” zmienia obszar objęty obwodem, fizycznie przesuwając jeden bok, indukując EMF = BLv (pole × długość pręta × szybkość ślizgu) — mechaniczna wersja dokładnie tego efektu zmiennej powierzchni. Wyjaśnij, dlaczego szybsze przesuwanie pręta zwiększa indukowaną SEM.
2. Niektóre mikrofony działają tak, że magnes wibruje blisko stałego pola (lub skuteczna powierzchnia cewki zmienia się względem niego), zamieniając drgania dźwiękowe na zmienny strumień, a więc sygnał napięciowy. Dlaczego głośniejszy dźwięk (większa amplituda drgań) daje większą SEM?

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu