Faradays lag: EMF från ett föränderligt fält

1 · Förutsäg

En trådslinga ligger i ett magnetfält vars styrka oscillerar i tiden (slingans area förblir fast). Uppstår en EMF i slingan även om själva slingan inte rör sig?

• Nej — EMF kräver fysisk rörelse av slingan eller fältkällan.
• Ja — Faradays lag säger att ett föränderligt flöde inducerar en EMF, även i en stillastående slinga, så länge själva fältet ändras.
• EMF uppkommer bara om slingan rör sig genom fältet.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Föränderligt flöde (fält) och tryck på Återställ. Slingans area är fast på 0.02 m²; fältet oscillerar som B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
2. Aktivera avläsningen av inducerad EMF.
3. Läs av den inducerade EMF:en vid varje angiven tid.

3 · Samla data

Rita inducerad EMF (y-axeln) mot tiden t (x-axeln) för dina tre avläsningar, och skissa hur den oscillerar över en hel period (2.5 s).

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) med A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Jämför med tabellen.
2. Förklara varför den inducerade EMF:en är proportionell mot hur SNABBT fältet ändras (dB/dt), inte mot fältets momentanvärde — EMF:en kan vara stor även när B själv ligger nära sitt medelvärde, om B ändras snabbt där.

5 · Utvidga

1. Detta är grundprincipen bakom en växelströmgenerator: i stället för att ändra B direkt vrider en generator en slinga genom ett fast fält, vilket ändrar flödet lika effektivt. Förklara varför generatorkonstruktion oftast vrider spolen i stället för att oscillera magneten.
2. Minustecknet i EMF = −dΦ/dt (Lenz lag) betyder att den inducerade strömmen motverkar den ändring som orsakade den. Förklara vad 'att motverka ändringen' betyder fysikaliskt för en slinga i ett växande fält jämfört med ett avtagande fält.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik