Lei de Faraday: campo e área mudando ao mesmo tempo

1 · Prever

A área de um loop E o campo magnético que passa por ele oscilam simultaneamente. Você ainda pode encontrar o EMF induzido simplesmente adicionando os dois efeitos separados (alterando apenas B, alterando apenas A) juntos?

2 · Preparar

  1. Abra a predefinição faraday-lenz e pressione Redefinir. Tanto B(t) quanto A(t) oscilam: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², em 0.5 Hz.
  2. Ative a leitura de EMF induzido.
  3. Leia o EMF induzido em cada horário listado.

3 · Coletar Dados

Tempo t (s)EMF induzido (mV)
0.30
0.60
1.00

Plote o EMF induzido (eixo y) em relação ao tempo t (eixo x) para suas três leituras.

4 · Analisar

  1. Para uma tentativa, calcule 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), então EMF = −(A·B' + B·A') usando B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Compare com a tabela.
  2. Explique por que a regra do produto d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt é exatamente a ferramenta certa aqui - o fluxo é um PRODUTO de B e A, e a regra do produto do cálculo (não uma simples adição) informa como a taxa de variação de um produto depende da mudança conjunta de ambos os fatores.

5 · Aprofundar

  1. Compare os valores de EMF deste experimento com a mudança de fluxo b e a mudança de área de fluxo em momentos semelhantes. Explique por que você não pode simplesmente prever esse resultado combinado adicionando os valores de EMF dos outros dois experimentos ao mesmo tempo, mesmo que todos os três usem a regra do produto abaixo.
  2. O fluxo variável de um transformador vem de uma corrente variável em uma bobina (que altera B), e não de quaisquer partes móveis (A está fixada ali). Explique por que o cenário de mudança combinada do experimento Faraday-Lenz é mais geral do que aquilo que um transformador estacionário realmente precisa.

A física por trás deste experimento

Lei de Faraday (regra do produto)

Quando B e A mudam com o tempo, a lei de Faraday exige a regra do produto completo: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Cada termo captura a contribuição de um fator enquanto o outro é mantido em seu valor instantâneo.

← Voltar para o experimento

Eletromagnetismo

138 folhas de laboratório de física gratuitas para imprimir