Prawo Faradaya: pole i powierzchnia zmieniają się naraz

1 · Prognoza

Powierzchnia pętli I pole magnetyczne przez nią oscylują jednocześnie. Czy nadal możesz znaleźć indukowaną SEM, prostym dodaniem dwóch osobnych efektów (samo zmienne B, sama zmienna A)?

• Nie — potrzebna jest pełna reguła iloczynu d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, a to więcej niż zsumowanie dwóch osobnych SEM.
• Tak — można po prostu dodać wzory SEM zmiennego-B i zmiennej-A.
• Mnoży się dwa osobne wzory SEM.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset faraday-lenz i naciśnij Reset. Oscylują i B(t), i A(t): B₀ = 0.45 T; A₀ = 0.018 m²; przy 0.5 Hz.
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.

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz 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), a potem EMF = −(A·B' + B·A'), używając B₀ = 0.45 T; A₀ = 0.018 m²; ω = 2π×0.5 rad/s. Porównaj z tabelą.
2. Wyjaśnij, dlaczego reguła iloczynu d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt jest tu dokładnie właściwym narzędziem — strumień to ILORAZ B i A, a reguła iloczynu (nie zwykłe dodawanie) mówi, jak tempo zmiany iloczynu zależy od jednoczesnej zmiany obu czynników.

5 · Rozszerzenie

1. Porównaj wartości SEM tego eksperymentu ze zmiennym-B i zmienną-A w zbliżonych chwilach. Wyjaśnij, dlaczego tego łączonego wyniku nie da się przewidzieć prostym dodaniem wartości SEM dwóch pozostałych eksperymentów w tej samej chwili, choć wszystkie trzy używają tej samej reguły iloczynu.
2. Zmienny strumień transformatora pochodzi ze zmiennego prądu w jednej cewce (co zmienia B), a nie z ruchomych części (A jest tam stała). Wyjaśnij, dlaczego scenariusz łączonych zmian eksperymentu faraday-lenz jest ogólniejszy niż to, czego naprawdę potrzebuje nieruchomy transformator.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu