Електромагнетизъм

Променлива площ на контура (ΔA)

Натисни Пусни — площта на контура диша; EMF следва −dΦ/dt.

Променлива площ на контура (ΔA) — интерактивна симулация Електромагнетизъм. Натисни Пусни — площта на контура диша; EMF следва −dΦ/dt. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Поток от промяна на площта

Натисни Пусни — площта на контура диша; EMF следва −dΦ/dt.

При постоянно равномерно B промяната на площта A на контура модулира потока Φ = BA. Натисни Пусни — контурът диша и EMF = −dΦ/dt се появява, когато площта се променя. Сравни този случай (dA/dt) с настройката променливо B (dB/dt), за да видиш същия закон от две причини.

• EMF = −dΦ/dt
• Φ = BA

Резюме на изследването

Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията

Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.

Водещ въпрос

Контур от жица седи във фиксирано магнитно поле, но самата площ на контура осцилира (представи си, че се разтяга и свива). Индуцира ли това също EMF, по същия начин, както променяща се сила на полето?

Предсказвания за преценка

• Да — законът на Фарадей се интересува само от това пълният поток Φ = BA да се променя, независимо дали B или A е това, което варира.
• Не — само променяща се сила на полето индуцира EMF, не променяща се площ.
• Променяща се площ индуцира EMF, но чрез коренно различен механизъм от променящо се поле.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Време t (s)

Какво измерваш:

• Индуктирана EMF (mV)

Как протича изследването

1. Отвори настройката променлива площ и натисни Нулирай. Полето е фиксирано на 0.5 T; площта на контура осцилира като A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
2. Включи показанието за индуктирана EMF.
3. Прочети индуктираната EMF на всяко изброено време.

Управляващо уравнение

Закон на Фарадей (променяща се площ) — Φ = B·A

Магнитният поток през контур е Φ = BA. Когато A се променя във времето (B фиксирано), законът на Фарадей пак важи: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — същият закон, само с разменени роли на B и A.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) с B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Сравни с таблицата.
• Сравни структурата на тази формула с тази от експеримента променлив поток B. Обясни защо и двете дават EMF, пропорционална на произведението на ФИКСИРАНАТА величина (тук B, там A) и скоростта на промяна на ВАРИАЩАТА се величина.

Къде това се появява извън лабораторията

• Класическият генератор „плъзгаща се пръчка“ променя обхванатата площ на верига, като физически мести едната страна, индукирайки EMF = BLv (поле × дължина на пръчката × скорост на плъзгане) — механична версия точно на този ефект на променлива площ. Обясни защо по-бързото плъзгане на пръчката увеличава индуктираната EMF.
• Някои микрофони работят, като оставят магнит да вибрира близо до (или ефективната площ на навивка да се променя спрямо) фиксирано поле, превръщайки звукови вибрации в променящ се поток, а оттам и в електрически сигнал. Защо по-силен звук (по-голяма амплитуда на вибрацията) произвежда по-голям EMF сигнал?

• AP Physics 2 — Unit 12: Magnetism and Electromagnetism
• AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 13: Electromagnetic Induction
• IB Physics — D.4 Induction
• General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
• NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

1. Добре дошъл при променлената площ
2. Избери контура
3. Натисни Пусни
4. EMF от променяща се площ
5. Отвори панела Свойства
6. Справи се!

Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.

Отвори интерактивната лаборатория →

Изтегли работния лист →

Закон на Фарадей за индукцията