Електромагнетизъм

Променлив магнитен поток (ΔB)

Натисни Пусни — B осцилира, Φ(t) и EMF(t) се чертаят на графиката.

Променлив магнитен поток (ΔB) — интерактивна симулация Електромагнетизъм. Натисни Пусни — B осцилира, Φ(t) и EMF(t) се чертаят на графиката. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Закон на Фарадей

Натисни Пусни — B осцилира, Φ(t) и EMF(t) се чертаят на графиката.

Закон на Фарадей: EMF = −dΦ/dt, когато магнитният поток Φ = BA през контур се променя. Тук B осцилира, докато площта A остава фиксирана, така че Φ(t) следва B(t). Натисни Пусни — графиката чертае Φ и индуктираната EMF; EMF върху, когато |dB/dt| е най-голяма, а не когато B е максимален.

• 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 в магнитно поле, чиято сила осцилира във времето (площта на контура остава фиксирана). Появява ли се ЕДН (EMF) в контура, макар самият контур да не се движи?

Предсказвания за преценка

• Не — EMF изисква физическо движение на контура или източника на полето.
• Да — законът на Фарадей казва, че променящ се поток индуцира EMF, дори в неподвижен контур, стига самото поле да се променя.
• EMF се появява само ако контурът се движи през полето.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Време t (s)

Какво измерваш:

• Индуктирана EMF (mV)

Как протича изследването

1. Отвори настройката променлив поток B и натисни Нулирай. Площта на контура е фиксирана на 0.02 m²; полето осцилира като B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
2. Включи показанието за индуктирана EMF.
3. Прочети индуктираната EMF на всяко изброено време.

Управляващо уравнение

Закон на Фарадей (променящо се поле) — Φ = B·A

Магнитният поток през контур е Φ = BA. Когато B се променя във времето (A фиксирана), законът на Фарадей дава индуктирана EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt — пропорционална на площта на контура и скоростта на промяна на полето.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) с A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Сравни с таблицата.
• Обясни защо индуктираната EMF е пропорционална на това колко БЪРЗО се променя полето (dB/dt), не на мигновената стойност на полето — EMF може да е голяма, дори когато B самото е близо до средната си стойност, ако B се променя бързо там.

Къде това се появява извън лабораторията

• Това е основният принцип зад AC генератор: вместо да променя B директно, генераторът върти контур през фиксирано поле, което променя потока също толкова ефективно. Обясни защо дизайнът на генераторите обикновено върти бобината, вместо да осцилира магнита.
• Отрицателният знак в EMF = −dΦ/dt (закон на Ленц) означава, че индуктираният ток се противопоставя на промяната, която го е причинила. Обясни какво значи физически „противопоставяне на промяната“ за контур в нарастващо срещу намаляващо поле.

• 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 променления поток B
2. Избери контура
3. Натисни Пусни
4. EMF от променящо се B
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