Legea lui Faraday: EMF dintr-un câmp variabil

1 · Prezice

O buclă de fir stă într-un câmp magnetic a cărui intensitate oscilează în timp (aria buclei rămâne fixă). Apare un EMF în buclă, deși bucla însăși nu se mișcă?

2 · Montaj

  1. Deschide presetarea changing-flux-b și apasă Resetează. Aria buclei este fixă la 0.02 m²; câmpul oscilează ca B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × 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)
0.30
0.70
1.10

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 (2.5 s).

4 · Analizează

  1. Pentru o încercare, calculează EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) folosind A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Compară cu tabelul.
  2. Explică de ce EMF-ul indus este proporțional cu cât de REPEDE se schimbă câmpul (dB/dt), nu cu valoarea instantanee a câmpului — EMF-ul poate fi mare chiar când B însuși e aproape de valoarea lui medie, dacă B se schimbă repede acolo.

5 · Extinde

  1. Acesta este principiul de bază al unui generator de curent alternativ: în loc să schimbe direct B, un generator rotește o buclă printr-un câmp fix, ceea ce schimbă fluxul la fel de eficient. Explică de ce designul generatoarelor rotește de obicei bobina în loc să oscileze magnetul.
  2. Semnul negativ din EMF = −dΦ/dt (legea lui Lenz) înseamnă că tensiunea indusă se opune schimbării care a produs-o. Explică ce înseamnă fizic „opunerea față de schimbare” pentru o buclă într-un câmp crescător versus un câmp descrescător.

Fizica din spatele acestui experiment

Legea lui Faraday (câmp variabil)

Fluxul magnetic printr-o buclă este Φ = BA. Când B se schimbă în timp (A fix), legea lui Faraday dă un EMF indus = −dΦ/dt = −A·dB/dt — proporțional cu aria buclei și rata de schimbare a câmpului.

← Înapoi la experiment

Electromagnetism

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit