Prawo Faradaya: SEM ze zmiennego pola

1 · Prognoza

Pętla drutu siedzi w polu magnetycznym, którego natężenie oscyluje w czasie (powierzchnia pętli pozostaje stała). Czy w pętli pojawia się SEM, choć sama pętla się nie porusza?

• Nie — SEM wymaga fizycznego ruchu pętli lub źródła pola.
• Tak — prawo Faradaya mówi, że zmienny strumień indukuje SEM, nawet w nieruchomej pętli, byle pole samo się zmieniało.
• SEM pojawia się tylko, gdy pętla porusza się przez pole.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset changing-flux-b i naciśnij Reset. Powierzchnia pętli jest ustalona: 0.02 m²; pole oscyluje jak B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4 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 (2.5 s).

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt), używając A = 0.02 m²; B₀ = 0.6 T; ω = 2π×0.4 rad/s. Porównaj z tabelą.
2. Wyjaśnij, dlaczego indukowana SEM jest proporcjonalna do tego, jak SZYBKO pole się zmienia (dB/dt), a nie do wartości chwilowej pola — SEM może być duża nawet gdy B jest blisko swojej średniej, jeśli B zmienia się tam szybko.

5 · Rozszerzenie

1. To podstawowa zasada prądnicy AC: zamiast zmieniać B wprost, prądnica obraca pętlę w stałym polu, co zmienia strumień równie skutecznie. Wyjaśnij, dlaczego konstrukcja prądnic zwykle obraca cewkę zamiast oscylować magnesem.
2. Znak minus w EMF = −dΦ/dt (reguła Lenza) oznacza, że prąd indukowany przeciwdziała zmianie, która go wywołała. Wyjaśnij, co fizycznie znaczy „przeciwdziałanie zmianie” dla pętli w narastającym polu i w malejącym polu.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu