Elektromagnetismus
Ändernder magnetischer Fluss (ΔB)
Abspielen — B oszilliert, Φ(t) und EMF(t) im Diagramm.
Ändernder magnetischer Fluss (ΔB) — interaktive Elektromagnetismus-Simulation. Abspielen — B oszilliert, Φ(t) und EMF(t) im Diagramm. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Faraday-Gesetz
Drücke Abspielen — B oszilliert, Φ(t) und EMK(t) zeichnen sich im Diagramm ab.
Drücke Abspielen — B oszilliert, Φ(t) und EMK(t) zeichnen sich im Diagramm ab.
- EMF = −dΦ/dt
- Φ = BA
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Eine Drahtschleife befindet sich in einem Magnetfeld, dessen Stärke mit der Zeit schwankt (die Fläche der Schleife bleibt unverändert). Erscheint ein EMF in der Schleife, obwohl sich die Schleife selbst nicht bewegt?
Vorhersagen zum Abwägen
- Nein – EMF erfordert eine physische Bewegung der Schleife oder Feldquelle.
- Ja – das Gesetz von Faraday besagt, dass ein sich ändernder Fluss selbst in einer stationären Schleife eine EMF induziert, solange sich das Feld selbst ändert.
- EMF erscheint nur, wenn sich die Schleife durch das Feld bewegt.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Zeit t (s)
Was Sie messen:
- Induzierte EMF (mV)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Preset „changing-flux-b“ und drücken Sie „Zurücksetzen“. Die Fläche der Schleife ist auf 0.02 m² festgelegt; das Feld schwingt als B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
- Aktivieren Sie die Anzeige der induzierten EMF.
- Lesen Sie die induzierte EMF zu jedem aufgeführten Zeitpunkt ab.
Maßgebende Gleichung
Faradaysches Gesetz (veränderndes Feld) — Φ = B·A
Der magnetische Fluss durch eine Schleife beträgt Φ = BA. Wenn sich B mit der Zeit ändert (A fest), ergibt das Faradaysche Gesetz eine induzierte EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt – proportional zur Schleifenfläche und der Änderungsrate des Feldes.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) unter Verwendung von A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum die induzierte EMF proportional dazu ist, wie SCHNELL sich das Feld ändert (dB/dt), und nicht zum Momentanwert des Feldes – die EMF kann selbst dann groß sein, wenn B selbst nahe seinem Durchschnittswert liegt, wenn sich B dort schnell ändert.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Dies ist das Grundprinzip eines Wechselstromgenerators: Anstatt B direkt zu ändern, dreht ein Generator eine Schleife durch ein festes Feld, wodurch sich der Fluss genauso effektiv ändert. Erklären Sie, warum die Generatorkonstruktion normalerweise die Spule dreht, anstatt den Magneten in Schwingungen zu versetzen.
- Das negative Vorzeichen in EMF = −dΦ/dt (Lenzsches Gesetz) bedeutet, dass der induzierte Strom der Änderung, die ihn verursacht hat, entgegenwirkt. Erklären Sie, was „der Änderung entgegenwirken“ physikalisch für eine Schleife in einem zunehmenden Feld im Vergleich zu einem abnehmenden Feld bedeutet.
- 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
- Willkommen bei änderndem Fluss B
- Spule auswählen
- Abspielen drücken
- EMK durch änderndes B
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.