Закон Фарадея: ЭДС от изменяющейся площади

1 · Прогноз

Виток провода лежит в фиксированном магнитном поле, но его собственная площадь колеблется (представьте растяжение и сжатие). Наводит ли это ЭДС так же, как изменение напряжённости поля?

• Да — закону Фарадея важно лишь изменение полного потока Φ = BA, независимо от того, что именно меняется: B или A.
• Нет — ЭДС наводит только изменение напряжённости поля, не изменение площади.
• Изменение площади наводит ЭДС, но совсем другим механизмом, чем изменение поля.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет changing-flux-area и нажмите «Сброс». Поле зафиксировано на 0.5 Тл; площадь контура колеблется как A(t) = 0.025 м² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35 Гц × t)).
2. Включите показание наведённой ЭДС.
3. Считайте наведённую ЭДС в каждый указанный момент.

3 · Сбор данных

Постройте наведённую ЭДС (ось y) против времени t (ось x) для трёх отсчётов и набросайте её колебание за полный период (≈2.86 s).

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt), используя B₀ = 0.5 Тл; A₀ = 0.025 м²; ω = 2π×0.35 рад/с. Сравните с таблицей.
2. Сравните структуру этой формулы с формулой эксперимента changing-flux-b. Объясните, почему обе дают ЭДС, пропорциональную произведению ФИКСИРОВАННОЙ величины (здесь B, там A) и скорости изменения МЕНЯЮЩЕЙСЯ.

5 · Развитие

1. Классический генератор со «скользящим стержнем» меняет охватываемую контуром площадь, физически сдвигая одну сторону, и наводит EMF = BLv (поле × длина стержня × скорость скольжения) — механическая версия ровно этого эффекта изменения площади. Объясните, почему более быстрое скольжение стержня увеличивает наведённую ЭДС.
2. Некоторые микрофоны работают за счёт вибрации магнита возле (или изменения эффективной площади катушки относительно) фиксированного поля, превращая звуковые колебания в изменяющийся поток и, значит, в сигнал напряжения. Почему более громкий звук (большая амплитуда вибрации) даёт больший сигнал ЭДС?

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту