Elektromagnetismus
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Mění se B i plocha — porovnej křivky Φ a EMF.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interaktivní simulace Elektromagnetismus. Mění se B i plocha — porovnej křivky Φ a EMF. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Faradayův–Lenzův zákon
Mění se B i plocha — porovnej křivky Φ a EMF.
Když se mění B i plocha smyčky, Φ = BA se mění ze dvou příspěvků. Lenzův zákon: indukované EMF (a proud) odporují změně toku, která je způsobila. Stiskni Spustit a porovnej Φ(t) s EMF(t) — všimni si, že znaménko EMF se překlápí, aby bojovalo s rostoucím a klesajícím tokem.
- EMF odporuje ΔΦ
- 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
Plocha smyčky A magnetické pole skrz ni obě oscilují současně. Můžeš najít indukované EMF prostým sečtením dvou samostatných efektů (změna B sama, změna A sama)?
Predikce k zvážení
- Ne — potřebuješ plné součinové pravidlo d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, které je víc než prosté sečtení dvou samostatných EMF.
- Ano — můžeš prostě sečíst vzorce EMF changing-flux-b a changing-flux-area.
- Vzorce dvou samostatných EMF spolu pronásobíš.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Čas t (s)
Co měříš:
- Indukované EMF (mV)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu faraday-lenz a stiskni Resetovat. Obojí B(t) i A(t) osciluje: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², na 0.5 Hz.
- Zapni odečet indukovaného EMF.
- Odečti indukované EMF v každém uvedeném čase.
Řídící rovnice
Faradayův zákon (součinové pravidlo) — Φ = B·A
Když se B i A mění s časem, vyžaduje Faradayův zákon plné součinové pravidlo: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Každý člen zachycuje příspěvek jednoho činitele, zatímco druhý je držen na okamžité hodnotě.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti 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), pak EMF = −(A·B' + B·A') s B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli, proč součinové pravidlo d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt je přesně ten správný nástroj tady — tok je SOUČIN B a A a součinové pravidlo počtu (ne prosté sčítání) říká, jak rychlost změny součinu závisí na obou činitelích měnících se společně.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Porovnej hodnoty EMF tohoto experimentu s changing-flux-b a changing-flux-area v podobných časech. Vysvětli, proč nemůžeš prostě predikovat tento kombinovaný výsledek sečtením hodnot EMF dvou dalších experimentů ve stejný čas, i když všechny tři používají pod kapotou součinové pravidlo.
- Měnící se tok transformátoru pochází z měnícího se proudu v jedné cívce (což mění B), ne z žádných pohybujících se částí (A je tam pevné). Vysvětli, proč je scénář kombinované změny experimentu faraday-lenz obecnější, než co stacionární transformátor skutečně potřebuje.
- 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
- Můžeš je prostě sečíst?
- Izoluj pole
- Zachyť tok
- Otevři data
- Vysvětli svá data
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →