Faradays lag: Fält och area ändras samtidigt

1 · Förutsäg

En slingas area OCH magnetfältet genom den oscillerar båda samtidigt. Kan du fortfarande finna den inducerade EMF:en genom att helt enkelt addera de två separata effekterna (enbart föränderligt B, enbart föränderlig A)?

• Nej — du behöver hela produktregeln d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, vilket är mer än att bara addera de två separata EMF:erna.
• Ja — du kan bara addera EMF-formlerna från föranderligt fält och föranderlig area.
• Du multiplicerar de två separata EMF-formlerna med varandra.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Faraday–Lenz och tryck på Återställ. Både B(t) och A(t) oscillerar: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², vid 0.5 Hz.
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.

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök 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), sedan EMF = −(A·B' + B·A') med B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Jämför med tabellen.
2. Förklara varför produktregeln d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt är precis rätt verktyg här — flödet är en PRODUKT av B och A, och analysens produktregel (inte enkel addition) talar om hur en produkts ändringstakt beror av båda faktorer som ändras tillsammans.

5 · Utvidga

1. Jämför detta experiments EMF-värden med dem från experimenten med föranderligt fält och föranderlig area vid liknande tidpunkter. Förklara varför du inte enkelt kan förutsäga detta kombinerade resultat genom att addera de andra två experimentens EMF-värden vid samma tid, även om alla tre använder produktregeln under ytan.
2. En transformators föränderliga flöde kommer från en föränderlig ström i en spole (vilket ändrar B), inte från rörliga delar (A är fast där). Förklara varför faraday-lenz-experimentets scenario med kombinerade ändringar är mer generellt än vad en stationär transformator faktiskt behöver.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik