Електромагнетизъм

Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)

И B, и площта се променят — сравни кривите на Φ и EMF.

Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — интерактивна симулация Електромагнетизъм. И B, и площта се променят — сравни кривите на Φ и EMF. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.

Закон на Фарадей–Ленц

И B, и площта се променят — сравни кривите на Φ и EMF.

Когато и B, и площта на контура варират, Φ = BA се променя от два приноса. Закон на Ленц: индуктираната EMF (и токът) се противопоставят на промяната на потока, която ги е причинила. Натисни Пусни и сравни Φ(t) с EMF(t) — забележи, че знакът на EMF се обръща, за да се бори с нарастващ срещу намаляващ поток.

• EMF се противопоставя на ΔΦ
• 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

Площта на контур И магнитното поле през него осцилират едновременно. Можеш ли все още да намериш индуктираната EMF, като просто събереш двата отделни ефекта (променящо се B само, променяща се A само)?

Предсказвания за преценка

• Не — трябва пълното правило за произведение d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, което е повече от простото събиране на двете отделни EMF.
• Да — можеш просто да събереш формулите за EMF от променлив поток B и променлива площ.
• Умножаваш двете отделни формули за EMF една в друга.

Роли на променливите

Какво задаваш ти:

• Време t (s)

Какво измерваш:

• Индуктирана EMF (mV)

Как протича изследването

1. Отвори настройката Фарадей–Ленц и натисни Нулирай. И B(t), и A(t) осцилират: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², на 0.5 Hz.
2. Включи показанието за индуктирана EMF.
3. Прочети индуктираната EMF на всяко изброено време.

Управляващо уравнение

Закон на Фарадей (правило за произведение) — Φ = B·A

Когато и B, и A се променят с времето, законът на Фарадей изисква пълното правило за произведение: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Всеки член улавя приноса на един множител, докато другият се държи на мигновената си стойност.

Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист

• За един опит изчисли 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), после EMF = −(A·B' + B·A') с B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Сравни с таблицата.
• Обясни защо правилото за произведение d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt е точно правилният инструмент тук — потокът е ПРОИЗВЕДЕНИЕ на B и A, а правилото за произведение на математическия анализ (не простото събиране) ти казва как скоростта на промяна на произведение зависи от двете множители, променящи се заедно.

Къде това се появява извън лабораторията

• Сравни стойностите за EMF от този експеримент с тези от променлив поток B и променлива площ на сходни времена. Обясни защо не можеш просто да предскажеш този коминиран резултат, като събереш стойностите за EMF на другите два експеримента по едно и също време, макар и трите да ползват правилото за произведение отдолу.
• Променящият се поток на трансформатор идва от променящ се ток в една навивка (което променя B), не от движещи се части (там A е фиксирана). Обясни защо сценарият с коминирана промяна на експеримента Фарадей–Ленц е по-общ от това, което неподвижен трансформатор реално нуждае.

• 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. Можеш ли просто да ги събереш?
2. Изолирай полето
3. Запиши потока
4. Отвори данните
5. Обясни доказателствата си

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