Elektromagnetisme

Skiftende sløjfeareal (ΔA)

Tryk på Afspil — sløjfearealet ånder; EMF følger −dΦ/dt.

Skiftende sløjfeareal (ΔA) — interaktiv Elektromagnetisme-simulation. Tryk på Afspil — sløjfearealet ånder; EMF følger −dΦ/dt. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.

Flux fra arealændring

Tryk på Afspil — sløjfearealet ånder; EMF følger −dΦ/dt.

Med ensartet B holdt konstant modulerer ændring af sløjfearealet A fluxen Φ = BA. Tryk på Afspil — sløjfen ånder, og EMF = −dΦ/dt opstår, når arealet ændres. Sammenlign dette tilfælde (dA/dt) med B-ændrings-forudstillingen (dB/dt) for at se den samme lov fra to årsager.

• EMF = −dΦ/dt
• Φ = BA

Undersøgelsesoplæg

Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet

Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.

Drivende spørgsmål

En ledningssløjfe står i et fast magnetfelt, men sløjfens eget areal svinger (forestil dig, at den strækkes og trækker sig sammen). Inducerer det også en EMF, på samme måde som en ændrende feltstyrke?

Forudsigelser at afveje

• Ja — Faradays lov bekymrer sig kun om, at den samlede flux Φ = BA ændrer sig, uanset om det er B eller A, der varierer.
• Nej — kun en ændrende feltstyrke inducerer EMF, ikke et ændrende areal.
• Et ændrende areal inducerer EMF, men gennem en helt anden mekanisme end et ændrende felt.

Variablers roller

Det, du indstiller:

• Tid t (s)

Det, du måler:

• Induceret EMF (mV)

Sådan forløber undersøgelsen

1. Åbn forudstillingen changing-flux-area, og tryk på Nulstil. Feltet er fast på 0.5 T; sløjfens areal svinger som A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
2. Slå aflæsningen af induceret EMF til.
3. Aflæs den inducerede EMF ved hvert anført tidspunkt.

Styrende ligning

Faradays lov (ændrende areal) — Φ = B·A

Magnetisk flux gennem en sløjfe er Φ = BA. Når A ændrer sig med tiden (B fast), gælder Faradays lov stadig: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — samme lov, blot med B's og A's roller byttet om.

Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud

• Beregn for ét forsøg EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) med B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Sammenlign med tabellen.
• Sammenlign denne formels struktur med changing-flux-b-eksperimentets. Forklar, hvorfor begge giver en EMF proportional med produktet af den FASTE størrelse (B her, A dér) og ændringshastigheden af den VARIERENDE størrelse.

Hvor det viser sig uden for laboratoriet

• En klassisk 'glidende stang'-generator ændrer en kreds' omsluttende areal ved fysisk at flytte den ene side, hvilket inducerer EMF = BLv (felt × stanglængde × glidehastighed) — en mekanisk version af netop denne arealændringseffekt. Forklar, hvorfor hurtigere glidning af stangen øger den inducerede EMF.
• Nogle mikrofoner virker ved, at en magnet svinger nær (eller en spoles effektive areal ændrer sig i forhold til) et fast felt, hvorved lydvibrationer omdannes til en ændrende flux og dermed et spændingssignal. Hvorfor giver en kraftigere lyd (større vibrationsamplitude) et større EMF-signal?

• 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. Velkommen til Flux fra areal
2. Vælg sløjfen
3. Tryk på Afspil
4. EMF fra skiftende areal
5. Åbn egenskabspanelet
6. Du klarede det!

Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.

Åbn interaktivt laboratorium →

Download labark →

Faradays induktionslov