กฎของฟาราเดย์ EMF จากพื้นที่ที่เปลี่ยน

1 · ทำนาย

ลวดเป็นวงวางอยู่ในสนามแม่เหล็กคงที่ แต่พื้นที่ของวงเองแกว่งขึ้นลง (ลองนึกว่ามันยืดและหด) นี่จะเหนี่ยวนำ EMF เหมือนกับการเปลี่ยนความเข้มสนามหรือไม่

2 · จัดเตรียม

  1. เปิดพรีเซ็ท changing-flux-area แล้วกดรีเซ็ต สนามคงที่ 0.5 T พื้นที่ลูปแกว่งเป็น A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t))
  2. เปิดค่าแสดง EMF เหนี่ยวนำ
  3. อ่าน EMF เหนี่ยวนำที่เวลาที่ระบุแต่ละค่า

3 · เก็บข้อมูล

เวลา t (s)แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (mV)
0.50
1.00
1.50

พล็อต EMF เหนี่ยวนำ (แกน y) กับเวลา t (แกน x) จากสามค่าที่อ่านได้ แล้วร่างว่ามันแกว่งอย่างไรในหนึ่งคาบเต็ม (≈2.86 s)

4 · วิเคราะห์

  1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) โดยใช้ B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s เทียบกับตาราง
  2. เทียบโครงสร้างสูตรนี้กับการทดลอง changing-flux-b อธิบายว่าเหตุใดทั้งคู่จึงให้ EMF แปรผันกับผลคูณของปริมาณคงที่ (B ที่นี่ A ที่นั่น) กับอัตราการเปลี่ยนของปริมาณที่เปลี่ยน

5 · ต่อยอด

  1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 'แท่งเลื่อน' คลาสสิกเปลี่ยนพื้นที่ล้อมรอบของวงจรโดยขยับด้านหนึ่งจริง ๆ เหนี่ยวนำ EMF = BLv (สนาม × ความยาวแท่ง × ความเร็วเลื่อน) เป็นเวอร์ชันเชิงกลของผลเปลี่ยนพื้นที่นี้พอดี จงอธิบายว่าทำไมการเลื่อนแท่งเร็วขึ้นจึงเพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
  2. ไมโครโฟนบางชนิดทำงานโดยให้แม่เหล็กสั่นใกล้สนามคงที่ (หรือให้พื้นที่มีผลของขดลวดเปลี่ยน) เปลี่ยนการสั่นของเสียงเป็นฟลักซ์ที่เปลี่ยนและจึงเป็นสัญญาณแรงดัน เหตุใดเสียงที่ดังกว่า (แอมพลิจูดการสั่นมากกว่า) จึงให้สัญญาณ EMF ที่ใหญ่กว่า

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

กฎของฟาราเดย์ (พื้นที่เปลี่ยน)

ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านลูปคือ Φ = BA เมื่อ A เปลี่ยนตามเวลา (B คงที่) กฎของฟาราเดย์ก็ยังใช้ได้: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt กฎเดียวกัน เพียงสลับบทบาท B กับ A

← กลับไปการทดลอง