Legea lui Faraday: câmp și arie schimbându-se simultan

1 · Prezice

Aria unei bucle ȘI câmpul magnetic prin ea oscilează simultan. Poți găsi în continuare EMF-ul indus adunând pur și simplu cele două efecte separate (doar B variabil, doar A variabil)?

2 · Montaj

  1. Deschide presetarea faraday-lenz și apasă Resetează. Atât B(t), cât și A(t) oscilează: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², la 0.5 Hz.
  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
0.60
1.00

Plotează EMF-ul indus (axa y) în funcție de timpul t (axa x) pentru cele trei citiri.

4 · Analizează

  1. Pentru o încercare, calculează 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), apoi EMF = −(A·B' + B·A') folosind B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Compară cu tabelul.
  2. Explică de ce regula produsului d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt este exact unealta potrivită aici — fluxul este un PRODUS dintre B și A, iar regula produsului din calcul (nu adunarea simplă) îți spune cum depinde rata de schimbare a unui produs de ambii factori schimbându-se împreună.

5 · Extinde

  1. Compară valorile EMF ale acestui experiment cu cele de la changing-flux-b și changing-flux-area la momente similare. Explică de ce nu poți prezice pur și simplu acest rezultat combinat adunând valorile EMF ale celorlalte două experimente la același moment, deși toate trei folosesc dedesubt regula produsului.
  2. Fluxul variabil al unui transformator vine dintr-un curent variabil într-o bobină (care schimbă B), nu din părți mobile (A este fix acolo). Explică de ce scenariul de schimbare combinată al experimentului faraday-lenz este mai general decât are nevoie de fapt un transformator staționar.

Fizica din spatele acestui experiment

Legea lui Faraday (regula produsului)

Când și B, și A se schimbă în timp, legea lui Faraday cere regula completă a produsului: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Fiecare termen surprinde contribuția unui factor în timp ce celălalt este menținut la valoarea lui instantanee.

← Înapoi la experiment

Electromagnetism

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit