Ohatra amin'ny fanontaniana fifanakalozan-kevitra momba ny haben'ny EMF voataona
Pendahuan
Ny hery elektromotiva voatarika (EMF) dia trangan-javatra ara-fizika hitan'i Michael Faraday tamin'ny 1831. Nahita i Faraday fa ny fiovan'ny saha magnetika ao anaty tadivavarana na coil an'ny mpitarika dia afaka miteraka herinaratra. Antsoina hoe induction elektromagnetika io trangan-javatra io ary fototry ny teknolojia maoderina maro, toy ny gropy, transformer, ary motera elektrika. Hanazava olana ohatra maromaro ity lahatsoratra ity ary hiresaka momba ny haben'ny EMF voatarika, izay tena ilaina indrindra ho an'ny mpianatra mianatra momba ny fizikan'ny herinaratra sy ny andriamby.
Hevitra fototra momba ny EMF voatosika
Alohan'ny hidirantsika amin'ny olana ohatra, dia tsara ny mandinika indray ny foto-kevitra fototra momba ny emf voatarika. Milaza ny lalàn'i Faraday fa ny emf voatarika ao anaty tadivavarana mitarika herinaratra dia mifanandrify mivantana amin'ny tahan'ny fiovan'ny fikorianan'ny herinaratra amin'ny alalan'ny tadivavarana. Amin'ny matematika, ny lalàn'i Faraday dia azo amboarina toy izao manaraka izao:
\[ \mathcal{E} = – \frac{d\Phi}{dt} \]
Aiza:
– \( \mathcal{E} \) dia ny EMF vokarin'ny (volts)
– \( \Phi \) dia ny fikorianan'ny andriamby (Weber, Wb)
– \( t \) dia fotoana (segondra, s)
Ny famantarana ratsy ao amin'ny fampitoviana dia maneho ny Lalàn'i Lenz izay milaza fa ny fitarihan'ny courant voatarika dia hamorona saha magnetika izay manohitra ny fiovan'ny flux magnetika izay nahatonga izany.
Fanontaniana sy fifanakalozan-kevitra santionany
Fanontaniana 1: Coil tokana
Fanontaniana: Misy bobine tokana manana velaran-tany 0.02 m² napetraka ao anaty saha magnetika mitovy habe 0.5 T, mifanitsy amin'ny velaran'ny bobine. Tampoka teo dia lasa aotra ao anatin'ny 0.1 segondra ny saha magnetika. Kajio ny haben'ny EMF vokarin'ny bobine.
Dinika:
Fantatra:
– Velaran'ny velaran'ny coil \( A = 0.02 \, \text{m}^2 \)
– Ny haben'ny saha magnetika \( B = 0.5 \, \text{T} \)
– Fotoana fiovan'ny saha \( \Delta t = 0.1 \, \text{s} \)
Fiovan'ny fikorianan'ny andriamby:
\[ \Delta \Phi = B \in'ny A \]
\[ \Delta \Phi = 0.5 \, \text{T} \times 0.02 \, \text{m}^2 \]
\[ \Delta \Phi = 0.01 \, \text{Wb} \]
Ny haben'ny EMF nateraky ny:
\[ \mathcal{E} = – \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \]
\[ \mathcal{E} = – \frac{0.01 \, \text{Wb}}{0.1 \, \text{s}} \]
\[ \mathcal{E} = -0.1 \, \text{V} \]
Satria ny halehiben'ny EMF no anontaniana (tsy miraharaha ny famantarana):
\[ |\mathcal{E}| = 0.1 \, \text{V} \]
Fanontaniana 2: Coil misy fihodinana N
Fanontaniana: Misy fihodinana 100 ny bobine iray ary 0.03 m² ny velarany. Ao anatin'ny saha magnetika mitovy 0.4 T mifanitsy amin'ny bobine io bobine io. Raha mitombo ho 1.2 T ao anatin'ny 0.4 segondra ny saha magnetika, dia kajy ny salan'isa emf vokarin'ny bobine.
Dinika:
Fantatra:
– Isan'ny fihodinana \( N = 100 \)
– Velaran'ny velaran'ny coil \( A = 0.03 \, \text{m}^2 \)
– Fiovan'ny saha magnetika \( \Delta B = 1.2 \, \text{T} – 0.4 \, \text{T} \)
– Fotoana fiovan'ny saha \( \Delta t = 0.4 \, \text{s} \)
Fiovan'ny fikorianan'ny andriamby isaky ny fihodinana:
\[ \Delta \Phi = A \times \Delta B \]
\[ \Delta \Phi = 0.03 \, \text{m}^2 \times (1.2 \, \text{T} – 0.4 \, \text{T}) \]
\[ \Delta \Phi = 0.03 \, \text{m}^2 \times 0.8 \, \text{T} \]
\[ \Delta \Phi = 0.024 \, \text{Wb} \]
Fiovan'ny fikorianan'ny rano amin'ny fihodinana N:
\[ \Delta \Phi_{\text{total}} = N \times \Delta \Phi \]
\[ \Delta \Phi_{\text{total}} = 100 \times 0.024 \, \text{Wb} \]
\[ \Delta \Phi_{\text{total}} = 2.4 \, \text{Wb} \]
Ny haben'ny EMF nateraky ny:
\[ \mathcal{E} = – \frac{\Delta \Phi_{\text{total}}}{\Delta t} \]
\[ \mathcal{E} = – \frac{2.4 \, \text{Wb}}{0.4 \, \text{s}} \]
\[ \mathcal{E} = -6 \, \text{V} \]
Satria ny halehiben'ny EMF no anontaniana (tsy miraharaha ny famantarana):
\[ |\mathcal{E}| = 6 \, \text{V} \]
Fanontaniana 3: Mihetsika ny Coil ao anaty saha magnetika
Fanontaniana: Boribory mahitsizoro misy fihodinana 50, 4 sm ny lavany ary 2 sm ny sakany, dia apetraka ao anatin'ny saha magnetika mitovy 0.3 T mifanitsy amin'ny halavan'ny boribory. Raha mihetsika miala amin'ny saha magnetika amin'ny hafainganam-pandeha tsy miova 5 sm/s ny boribory, inona ny EMF vokarin'ny boribory?
Dinika:
Fantatra:
– Isan'ny fihodinana \( N = 50 \)
– Lava \( l = 0.04 \, \text{m} \)
– Sakany \( w = 0.02 \, \text{m} \)
– Ny haben'ny saha magnetika \( B = 0.3 \, \text{T} \)
– Ny hafainganam-pandehan'ny fivoahan'ny saha magnetika \( v = 0.05 \, \text{m/s} \)
Ny hery elektromotivika amin'ny coil mihetsika ao anaty saha magnetika dia omena amin'ny alalan'ny:
\[ \mathcal{E} = B lv \]
Koa satria manana fihodinana N ny coil, ny totalin'ny EMF induced dia:
\[ \mathcal{E}_{\text{total}} = NB lv \]
\[ \mathcal{E}_{\text{total}} = 50 \times 0.3 \, \text{T} \times 0.04 \, \text{m} \times 0.05 \, \text{m/s} \]
\[ \mathcal{E}_{\text{total}} = 50 \times 0.0006 \, \text{V} \]
\[ \mathcal{E}_{\text{total}} = 0.03 \, \text{V} \]
Famaranana
Ny fifanakalozan-kevitra momba ireo ohatra olana etsy ambony dia mampiseho ny fomba ahafahana manisa ny emf voatarika avy amin'ny fiovan'ny flux magnetika na avy amin'ny fihetsehan'ny coil ao anaty saha magnetika. Ity hevitra ity dia fototra amin'ny elektromagnetisma ary manana fampiharana maro amin'ny teknolojia. Ny fahatakarana ny fomba fikajiana tsara ny emf voatarika amin'ny alàlan'ny olana azo ampiharina dia hanampy betsaka ny mpianatra amin'ny fifehezana ity fitaovana ity sy ny fampiharana azy amin'ny sehatra isan-karazany.
