Électromagnétisme
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
B et l'aire changent tous deux — comparez les courbes de Φ et FEM.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — simulation interactive de Électromagnétisme. B et l'aire changent tous deux — comparez les courbes de Φ et FEM. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Loi de Faraday-Lenz
B et l'aire changent tous les deux — comparez les courbes de Φ et de force électromotrice.
Quand B et l'aire de la boucle varient tous les deux, Φ = BA change à cause de deux contributions. Loi de Lenz : la force électromotrice induite (et le courant) s'opposent au changement de flux qui les a créés. Appuyez sur Lecture et comparez Φ(t) avec FEM(t) — remarquez que le signe de la FEM s'inverse pour contrer un flux croissant ou décroissant.
- Loi de Lenz : EMF s'oppose à ΔΦ
- Flux magnétique Φ = BA
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
La zone d'une boucle ET le champ magnétique qui la traverse oscillent tous deux simultanément. Pouvez-vous toujours trouver la CEM induite en additionnant simplement les deux effets distincts (changer B seul, changer A seul) ?
Des pronostics à peser
- Non, vous avez besoin de la règle de produit complète d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, ce qui va bien au-delà de la simple addition des deux FEM distinctes.
- Oui, vous pouvez simplement ajouter les formules EMF de changement de flux-b et de changement de zone de flux ensemble.
- Vous multipliez les deux formules EMF distinctes ensemble.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Temps t (s)
Ce que vous mesurez :
- CEM induit (mV)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage Faraday-lenz et appuyez sur Réinitialiser. B(t) et A(t) oscillent : B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², à 0.5 Hz.
- Activez la lecture de la FEM induite.
- Lisez l'EMF induit à chaque heure indiquée.
Équation gouvernante
Loi de Faraday (règle du produit) — Φ = B·A
Lorsque B et A changent avec le temps, la loi de Faraday requiert la règle du produit complet : EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Chaque terme capture la contribution d'un facteur tandis que l'autre est maintenu à sa valeur instantanée.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez 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), alors EMF = −(A·B' + B·A') en utilisant B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Comparez avec le tableau.
- Expliquez pourquoi la règle du produit d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt est exactement le bon outil ici — le flux est un PRODUIT de B et A, et la règle du produit du calcul (pas une simple addition) vous indique comment le taux de variation d'un produit dépend de l'évolution simultanée des deux facteurs.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Comparez les valeurs EMF de cette expérience aux changements de flux-b et de changement de zone de flux à des moments similaires. Expliquez pourquoi vous ne pouvez pas simplement prédire ce résultat combiné en ajoutant simultanément les valeurs EMF des deux autres expériences, même si toutes trois utilisent la règle de produit ci-dessous.
- Le flux changeant d'un transformateur provient d'un courant changeant dans une bobine (qui change B), et non d'aucune pièce mobile (A y est fixe). Expliquez pourquoi le scénario de changement combiné de l'expérience Faraday-Lenz est plus général que ce dont un transformateur stationnaire a réellement besoin.
- 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
- Peut-on juste les additionner ?
- Isole le champ
- Capture le flux
- Ouvre les données
- Expliquez vos observations
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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