Elektromagnetismus
Měnící se plocha smyčky (ΔA)
Stiskni Spustit — plocha smyčky dýchá; EMF následuje −dΦ/dt.
Měnící se plocha smyčky (ΔA) — interaktivní simulace Elektromagnetismus. Stiskni Spustit — plocha smyčky dýchá; EMF následuje −dΦ/dt. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Tok ze změny plochy
Stiskni Spustit — plocha smyčky dýchá; EMF následuje −dΦ/dt.
Při homogenním B drženém konstantně měnící se plocha smyčky A moduluje tok Φ = BA. Stiskni Spustit — smyčka dýchá a EMF = −dΦ/dt se objevuje vždycky, když se plocha mění. Porovnej tento případ (dA/dt) s předvolbou měnícího se B (dB/dt) a uvidíš tentýž zákon ze dvou příčin.
- EMF = −dΦ/dt
- Φ = BA
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Smyčka drátu sedí v pevném magnetickém poli, ale vlastní plocha smyčky osciluje (představ si, že se natahuje a smršťuje). Indukuje to také EMF, stejně jako měnící se intenzita pole?
Predikce k zvážení
- Ano — Faradayovu zákonu jde jen o změnu celkového toku Φ = BA bez ohledu na to, zda se mění B, nebo A.
- Ne — EMF indukuje jen měnící se intenzita pole, ne měnící se plocha.
- Měnící se plocha indukuje EMF, ale úplně jiným mechanismem než měnící se pole.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Čas t (s)
Co měříš:
- Indukované EMF (mV)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu changing-flux-area a stiskni Resetovat. Pole je pevně 0.5 T; plocha smyčky osciluje jako A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
- Zapni odečet indukovaného EMF.
- Odečti indukované EMF v každém uvedeném čase.
Řídící rovnice
Faradayův zákon (měnící se plocha) — Φ = B·A
Magnetický tok smyčkou je Φ = BA. Když se A mění v čase (B pevné), Faradayův zákon pořád platí: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — týž zákon, jen s prohozenými rolemi B a A.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) s B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Porovnej s tabulkou.
- Porovnej strukturu tohoto vzorce s experimentem changing-flux-b. Vysvětli, proč oba dávají EMF úměrné součinu PEVNÉ veličiny (tady B, tam A) a rychlosti změny veličiny MĚNÍCÍ se.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Klasický generátor „posuvné tyče“ mění plochu obvodu fyzickým pohybem jedné strany a indukuje EMF = BLv (pole × délka tyče × rychlost posuvu) — mechanická verze přesně tohoto efektu měnící se plochy. Vysvětli, proč rychlejší posuv tyče zvětšuje indukované EMF.
- Některé mikrofony fungují tak, že magnet vibruje poblíž (nebo se efektivní plocha cívky mění vzhledem k) pevnému poli, čímž převádějí zvukové kmity na měnící se tok a tedy napěťový signál. Proč hlasitější zvuk (větší amplituda kmitu) dává větší signál EMF?
- 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
- Vítej v Měnící se ploše toku
- Vyber smyčku
- Stiskni Spustit
- EMF ze měnící se plochy
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →