Elektromagnetismus
Měnící se magnetický tok (ΔB)
Stiskni Spustit — B osciluje, Φ(t) a EMF(t) se kreslí v grafu.
Měnící se magnetický tok (ΔB) — interaktivní simulace Elektromagnetismus. Stiskni Spustit — B osciluje, Φ(t) a EMF(t) se kreslí v grafu. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Faradayův zákon
Stiskni Spustit — B osciluje, Φ(t) a EMF(t) se kreslí v grafu.
Faradayův zákon: EMF = −dΦ/dt, když se mění magnetický tok Φ = BA smyčkou. Tady B osciluje, zatímco plocha A zůstává pevná, takže Φ(t) následuje B(t). Stiskni Spustit — graf kreslí Φ a indukované EMF; EMF vrcholí, když je |dB/dt| největší, ne když je maximální samotné B.
- 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 magnetickém poli, jehož intenzita osciluje v čase (plocha smyčky zůstává pevná). Objeví se ve smyčce EMF, i když se smyčka sama nehýbe?
Predikce k zvážení
- Ne — EMF vyžaduje fyzický pohyb smyčky nebo zdroje pole.
- Ano — Faradayův zákon říká, že měnící se tok indukuje EMF i ve stojící smyčce, pokud se mění samotné pole.
- EMF se objeví jen, když se smyčka pohybuje skrz pole.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Čas t (s)
Co měříš:
- Indukované EMF (mV)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu changing-flux-b a stiskni Resetovat. Plocha smyčky je pevně 0.02 m²; pole osciluje jako B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
- Zapni odečet indukovaného EMF.
- Odečti indukované EMF v každém uvedeném čase.
Řídící rovnice
Faradayův zákon (měnící se pole) — Φ = B·A
Magnetický tok smyčkou je Φ = BA. Když se B mění v čase (A pevná), dává Faradayův zákon indukované EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt — úměrné ploše smyčky a rychlosti změny pole.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) s A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli, proč indukované EMF je úměrné tomu, jak RYCHLE se pole mění (dB/dt), ne okamžité hodnotě pole — EMF může být velké, i když B samo je poblíž své průměrné hodnoty, pokud se B tam rychle mění.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Tohle je základní princip střídavého generátoru: místo přímé změny B generátor otáčí smyčkou pevným polem, což mění tok stejně efektivně. Vysvětli, proč návrh generátorů obvykle otáčí cívkou místo oscilování magnetu.
- Záporné znaménko v EMF = −dΦ/dt (Lenzův zákon) znamená, že indukovaný proud odporuje změně, která ho způsobila. Vysvětli, co „odporování změně“ fyzikálně znamená pro smyčku v rostoucím versus klesajícím poli.
- 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 Měnícím se toku B
- Vyber smyčku
- Stiskni Spustit
- EMF ze měnícího se B
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →