Legea lui Faraday: EMF dintr-o arie variabilă

1 · Prezice

O buclă de fir stă într-un câmp magnetic fix, dar aria proprie a buclei oscilează (închipuie-ți că se întinde și se contractă). Induce asta de asemenea un EMF, la fel ca o intensitate variabilă a câmpului?

2 · Montaj

  1. Deschide presetarea changing-flux-area și apasă Resetează. Câmpul este fix la 0.5 T; aria buclei oscilează ca A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
  2. Activează citirea EMF-ului indus.
  3. Citește EMF-ul indus la fiecare timp listat.

3 · Colectează date

Timpul t (s)EMF indus (mV)
0.50
1.00
1.50

Plotează EMF-ul indus (axa y) în funcție de timpul t (axa x) pentru cele trei citiri și schițează cum oscilează pe o perioadă completă (≈2.86 s).

4 · Analizează

  1. Pentru o încercare, calculează EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) folosind B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Compară cu tabelul.
  2. Compară structura acestei formule cu a experimentului changing-flux-b. Explică de ce ambele dau un EMF proporțional cu produsul dintre măsura FIXĂ (aici B, acolo A) și rata de schimbare a mărimii VARIABILE.

5 · Extinde

  1. Un generator clasic cu „tijă alunecătoare” schimbă aria închisă a unui circuit mișcând fizic o latură, inducând EMF = BLv (câmp × lungimea tijei × viteza de alunecare) — o versiune mecanică a exact acestui efect de arie variabilă. Explică de ce alunecarea mai rapidă a tijei crește EMF-ul indus.
  2. Unele microfoane funcționează având un magnet care vibrează lângă (sau o arie efectivă a bobinei care se schimbă relativ la) un câmp fix, convertind vibrațiile sonore într-un flux variabil și deci un semnal de tensiune. De ce produce un sunet mai tare (amplitudine de vibrație mai mare) un semnal EMF mai mare?

Fizica din spatele acestui experiment

Legea lui Faraday (arie variabilă)

Fluxul magnetic printr-o buclă este Φ = BA. Când A se schimbă în timp (B fix), legea lui Faraday se aplică în continuare: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — aceeași lege, doar cu rolurile lui B și A schimbate.

← Înapoi la experiment

Electromagnetism

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit