Elektromagnetismus
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
B und Fläche ändern sich — vergleiche Φ- und EMF-Kurven.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interaktive Elektromagnetismus-Simulation. B und Fläche ändern sich — vergleiche Φ- und EMF-Kurven. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Faraday-Lenz-Gesetz
Sowohl B als auch Fläche ändern sich — vergleiche Φ- und EMK-Kurven.
Sowohl B als auch Fläche ändern sich — vergleiche Φ- und EMK-Kurven.
- EMK entgegen ΔΦ
- 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
Die Fläche einer Schleife UND das Magnetfeld durch sie oszillieren gleichzeitig. Können Sie die induzierte EMF immer noch ermitteln, indem Sie einfach die beiden separaten Effekte (Änderung von B allein, Änderung von A allein) zusammenzählen?
Vorhersagen zum Abwägen
- Nein – Sie benötigen die vollständige Produktregel d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, die mehr ist als nur die Addition der beiden separaten EMFs.
- Ja – Sie können einfach die EMF-Formeln „Changing Flux B“ und „Changing Flux Area“ addieren.
- Sie multiplizieren die beiden separaten EMF-Formeln miteinander.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Zeit t (s)
Was Sie messen:
- Induzierte EMF (mV)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Faraday-Lenz-Preset und drücken Sie Zurücksetzen. Sowohl B(t) als auch A(t) oszillieren: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², bei 0.5 Hz.
- Aktivieren Sie die Anzeige der induzierten EMF.
- Lesen Sie die induzierte EMF zu jedem aufgeführten Zeitpunkt ab.
Maßgebende Gleichung
Faradaysches Gesetz (Produktregel) — Φ = B·A
Wenn sich sowohl B als auch A mit der Zeit ändern, erfordert das Faradaysche Gesetz die vollständige Produktregel: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Jeder Term erfasst den Beitrag eines Faktors, während der andere auf seinem momentanen Wert gehalten wird.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch 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), dann EMF = −(A·B' + B·A') unter Verwendung von B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Erklären Sie, warum die Produktregel d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt hier genau das richtige Werkzeug ist – der Fluss ist ein PRODUKT von B und A, und die Produktregel der Analysis (keine einfache Addition) sagt Ihnen, wie die Änderungsrate eines Produkts davon abhängt, dass sich beide Faktoren gemeinsam ändern.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Vergleichen Sie die EMF-Werte dieses Experiments mit den Werten von Changing-Flux-B und Changing-Flux-Area zu ähnlichen Zeiten. Erklären Sie, warum Sie dieses kombinierte Ergebnis nicht einfach vorhersagen können, indem Sie gleichzeitig die EMF-Werte der beiden anderen Experimente addieren, obwohl alle drei die unten stehende Produktregel verwenden.
- Der sich ändernde Fluss eines Transformators entsteht durch einen sich ändernden Strom in einer Spule (der B ändert), nicht durch bewegliche Teile (A ist dort fixiert). Erklären Sie, warum das kombinierte Änderungsszenario des Faraday-Lenz-Experiments allgemeiner ist als das, was ein stationärer Transformator tatsächlich benötigt.
- 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
- Kann man sie einfach addieren?
- Feld isolieren
- Fluss erfassen
- Daten öffnen
- Erkläre deine Beobachtung
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.