Faradayov zákon: EMF zo sa meniaceho poľa

1 · Predikuj

Slučka drôtu sedí v magnetickom poli, ktorého intenzita osciluje v čase (plocha slučky zostáva pevná). Objaví sa v slučke EMF, hoci samotná slučka sa nehýbe?

• Nie — EMF vyžaduje fyzikálny pohyb slučky alebo zdroja poľa.
• Áno — Faradayov zákon hovorí, že meniaci sa tok indukuje EMF, aj v stojacej slučke, pokým sa mení samotné pole.
• EMF sa objaví len, keď sa slučka hýbe cez pole.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu meniaci tok B a stlač Resetovať. Plocha slučky je pevne 0.02 m²; pole osciluje ako B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
2. Zapni odčítanie indukovaného EMF.
3. Prečítaj indukované EMF pri každom uvedenom čase.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj indukované EMF (os y) verzus čas t (os x) pre svoje tri odčítania a načrtni, ako osciluje cez jedno celé obdobie (2.5 s).

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) s A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Porovnaj s tabuľkou.
2. Vysvetli, prečo indukované EMF je úmerné tomu, ako RÝCHLO sa pole mení (dB/dt), nie okamžitej hodnote poľa — EMF môže byť veľké aj keď B je blízko svojej priemernej hodnoty, ak sa B tam rýchlo mení.

5 · Rozšír

1. To je základný princíp za AC generátorom: namiesto priamej zmeny B generátor otáča slučku pevným polom, čo mení tok rovnako efektívne. Vysvetli, prečo dizajn generátorov zvyčajne otáča cievku namiesto oscilovania magnetu.
2. Záporné znamienko v EMF = −dΦ/dt (Lenzov zákon) znamená, že indukovaný prúd odporuje zmene, ktorá ho spôsobila. Vysvetli, čo „odporovanie zmene“ fyzikálne znamená pre slučku v rastúcom poli verzus klesajúcom poli.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky