Elektromagnetisme
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Både B og arealet ændrer sig — sammenlign kurverne for Φ og EMF.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interaktiv Elektromagnetisme-simulation. Både B og arealet ændrer sig — sammenlign kurverne for Φ og EMF. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Faraday–Lenz' lov
Både B og arealet ændres — sammenlign Φ- og EMF-kurver.
Når både B og sløjfearealet varierer, ændres Φ = BA fra to bidrag. Lenz' lov: den inducerede EMF (og strøm) modsætter sig den fluxændring, der forårsagede dem. Tryk på Afspil, og sammenlign Φ(t) med EMF(t) — bemærk, at EMF-tegnet flipper for at bekæmpe voksende versus aftagende flux.
- EMF modsætter sig ΔΦ
- 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 sløjfes areal OG magnetfeltet gennem den svinger begge samtidig. Kan du stadig finde den inducerede EMF ved simpelthen at lægge de to separate effekter (kun ændret B, kun ændret A) sammen?
Forudsigelser at afveje
- Nej — du skal bruge den fulde produktregel d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, som er mere end blot at lægge de to separate EMF'er sammen.
- Ja — du kan blot lægge EMF-formlerne fra changing-flux-b og changing-flux-area sammen.
- Du multiplicerer de to separate EMF-formler med hinanden.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Tid t (s)
Det, du måler:
- Induceret EMF (mV)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen faraday-lenz, og tryk på Nulstil. Både B(t) og A(t) svinger: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ved 0.5 Hz.
- Slå aflæsningen af induceret EMF til.
- Aflæs den inducerede EMF ved hvert anført tidspunkt.
Styrende ligning
Faradays lov (produktreglen) — Φ = B·A
Når både B og A ændrer sig med tiden, kræver Faradays lov den fulde produktregel: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Hvert led fanger én faktors bidrag, mens den anden holdes på sin øjeblikkelige værdi.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for ét forsøg 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), og derefter EMF = −(A·B' + B·A') med B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Sammenlign med tabellen.
- Forklar, hvorfor produktreglen d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt er præcis det rigtige værktøj her — flux er et PRODUKT af B og A, og matematikkens produktregel (ikke simpel addition) fortæller dig, hvordan et produkts ændringshastighed afhænger af, at begge faktorer ændres samtidig.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Sammenlign dette eksperiments EMF-værdier med changing-flux-b's og changing-flux-area's ved tilsvarende tidspunkter. Forklar, hvorfor du ikke simpelthen kan forudsige dette kombinerede resultat ved at lægge de to andre eksperimenters EMF-værdier på samme tidspunkt sammen, selvom alle tre bruger produktreglen i bunden.
- En transformators ændrende flux kommer fra en ændrende strøm i én spole (hvilket ændrer B), ikke fra bevægelige dele (A er fast dér). Forklar, hvorfor faraday-lenz-eksperimentets kombinerede ændringsscenario er mere generelt, end hvad en stationær transformator faktisk behøver.
- 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
- Kan du bare lægge dem sammen?
- Isolér feltet
- Indfang fluxen
- Åbn dataene
- Forklar din evidens
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →