Elektromagnetizmas
Kintamasis kontūro plotas (ΔA)
Spausk Leisti — kontūro plotas kvėpuoja; EMF seka −dΦ/dt.
Kintamasis kontūro plotas (ΔA) — interaktyvi Elektromagnetizmas simuliacija. Spausk Leisti — kontūro plotas kvėpuoja; EMF seka −dΦ/dt. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Srautas iš ploto pokyčio
Spausk Leisti — kontūro plotas kvėpuoja; EMF seka −dΦ/dt.
Vienodam B laikant pastovų, kontūro ploto A kitimas moduliuoja srautą Φ = BA. Spausk Leisti — kontūras kvėpuoja, o EMF = −dΦ/dt atsiranda, kai tik keičiasi plotas. Palygink šį atvejį (dA/dt) su kintančio B eksperimentu (dB/dt) ir pamatysi tą patį dėsnį iš dviejų priežasčių.
- EMF = −dΦ/dt
- Φ = BA
Tyrimo santrauka
Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją
Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.
Pagrindinis klausimas
Laido kontūras sėdi fiksuotame magnetiniame lauke, bet paties kontūro plotas svyruoja (įsivaizduok jį tempiantis ir traukiantis). Ar tai taip pat indukuoja EMF, kaip kintantis lauko stipris?
Svarstytini spėjimai
- Taip — Faradėjaus dėsniui rūpi tik bendrasis srautas Φ = BA kintant, nepriklausomai nuo to, ar kinta B, ar A.
- Ne — tik kintantis lauko stipris indukuoja EMF, o ne kintantis plotas.
- Kintantis plotas indukuoja EMF, bet per visiškai kitokį mechanizmą nei kintantis laukas.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Laikas t (s)
Ką tu matauji:
- Indukuotoji EMF (mV)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Faradėjaus dėsnis“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Laukas fiksuotas 0.5 T; kontūro plotas svyruoja kaip A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
- Įjunk indukuotosios EMF rodmuo.
- Skaityk indukuotąją EMF kiekvienu nurodytu laiku.
Valdančioji lygtis
Faradėjaus dėsnis (kintantis plotas) — Φ = B·A
Magnetinis srautas per kontūrą yra Φ = BA. Kai A keičiasi laike (B fiksuotas), Faradėjaus dėsnis vis dar taikomas: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — tas pats dėsnis, tik B ir A vaidmenys sukeisti.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) naudodamas B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Palygink su lentele.
- Palygink šios formulės struktūrą su „Faradėjaus dėsnis“ eksperimento. Paaiškink, kodėl abi duoda EMF, proporcingą FIKSUOTOJO dydžio (čia B, ten A) ir KINTAMOJO dydžio kitimo spartos sandaugai.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Klasikinis „slenkantis strypas“ generatorius keičia grandinės apimamą plotą fiziškai judindamas vieną kraštą, indukuodamas EMF = BLv (laukas × strypo ilgis × slinkio greitis) — mechaninė būtent šio kintančio ploto efekto versija. Paaiškink, kodėl greitesnis strypo slinkimas didina indukuotąją EMF.
- Kai kurie mikrofonai veikia magnetui virpint šalia fiksuoto lauko (ar ritės efektyviam plotui keičiantis jo atžvilgiu), verčiant garso virpesius į kintantį srautą ir todėl į įtampos signalą. Kodėl garsesnis garsas (didesnė virpesių amplitudė) duoda didesnį EMF signalą?
- 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
- Sveiki atvykę prie kintančio ploto
- Pasirink kontūrą
- Spausk Leisti
- EMF iš kintančio ploto
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →