Ηλεκτρομαγνητισμός
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Αλλάζουν και το B και η επιφάνεια — σύγκρινε τις καμπύλες Φ και EMF.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — διαδραστική προσομοίωση Ηλεκτρομαγνητισμός. Αλλάζουν και το B και η επιφάνεια — σύγκρινε τις καμπύλες Φ και EMF. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Νόμος Faraday–Lenz
Αλλάζουν και το B και το εμβαδόν — σύγκρινε τις καμπύλες Φ και EMF.
Όταν μεταβάλλονται και το B και το εμβαδόν του βρόχου, το Φ = BA αλλάζει από δύο συνεισφορές. Νόμος Lenz: η επαγόμενη EMF (και ένταση) αντιτίθεται στη μεταβολή ροής που τις προκάλεσε. Πάτησε Αναπαραγωγή και σύγκρινε το Φ(t) με το EMF(t) — πρόσεξε ότι το πρόσημο της EMF αντιστρέφεται για να αντισταθεί σε αυξανόμενη έναντι μειούμενης ροής.
- Η EMF αντιτίθεται στο ΔΦ
- Φ = BA
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Το εμβαδόν βρόχου ΚΑΙ το μαγνητικό πεδίο μέσα από αυτόν ταλαντώνονται και τα δύο ταυτόχρονα. Μπορείς ακόμη να βρεις την επαγόμενη EMF απλώς προσθέτοντας τα δύο ξεχωριστά φαινόμενα (μεταβαλλόμενο B μόνο, μεταβαλλόμενο A μόνο) μαζί;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Όχι — χρειάζεσαι τον πλήρη κανόνα γινομένου d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, που είναι περισσότερο από την απλή προσθήκη των δύο ξεχωριστών EMF.
- Ναι — μπορείς απλώς να προσθέσεις τους τύπους EMF των changing-flux-b και changing-flux-area μαζί.
- Πολλαπλασιάζεις τους δύο ξεχωριστούς τύπους EMF μεταξύ τους.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Χρόνος t (s)
Τι μετράς:
- Επαγόμενη EMF (mV)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή faraday-lenz και πάτησε Επαναφορά. Και το B(t) και το A(t) ταλαντώνονται: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², στα 0.5 Hz.
- Ενεργοποίησε την ένδειξη επαγόμενης EMF.
- Διάβασε την επαγόμενη EMF σε κάθε αναφερόμενο χρόνο.
Κυρίαρχη εξίσωση
Νόμος Faraday (κανόνας γινομένου) — Φ = B·A
Όταν και το B και το A αλλάζουν με τον χρόνο, ο νόμος Faraday απαιτεί τον πλήρη κανόνα γινομένου: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Κάθε όρος αποτυπώνει τη συνεισφορά ενός παράγοντα ενώ ο άλλος κρατείται στη στιγμιαία του τιμή.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για μία δοκιμή, υπολόγισε 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), μετά EMF = −(A·B′ + B·A′) χρησιμοποιώντας B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Σύγκρινε με τον πίνακα.
- Εξήγησε γιατί ο κανόνας γινομένου d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt είναι ακριβώς το σωστό εργαλείο εδώ — η ροή είναι ΓΙΝΟΜΕΝΟ των B και A, και ο κανόνας γινομένου του λογισμού (όχι απλή πρόσθεση) σου λέει πώς ο ρυθμός μεταβολής ενός γινομένου εξαρτάται και από τους δύο παράγοντες που αλλάζουν μαζί.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Σύγκρινε τις τιμές EMF αυτού του πειράματος με των changing-flux-b και changing-flux-area σε παρόμοιους χρόνους. Εξήγησε γιατί δεν μπορείς απλώς να προβλέψεις αυτό το συνδυασμένο αποτέλεσμα προσθέτοντας τις τιμές EMF των άλλων δύο πειραμάτων στον ίδιο χρόνο, παρότι και τα τρία χρησιμοποιούν τον κανόνα γινομένου από κάτω.
- Η μεταβαλλόμενη ροή μετασχηματιστή προέρχεται από μεταβαλλόμενη ένταση σε ένα πηνίο (που αλλάζει το B), όχι από κινούμενα μέρη (το A είναι σταθερό εκεί). Εξήγησε γιατί το σενάριο συνδυασμένης μεταβολής του πειράματος faraday-lenz είναι πιο γενικό από ό,τι χρειάζεται πραγματικά σταθερός μετασχηματιστής.
- 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
- Μπορείς απλώς να τις προσθέσεις;
- Απομόνωσε το πεδίο
- Κατέγραψε τη ροή
- Άνοιξε τα δεδομένα
- Εξήγησε τα τεκμήριά σου
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →