Elektromagnetizmas
Kintamasis magnetinis srautas (ΔB)
Spausk Leisti — B svyruoja, Φ(t) ir EMF(t) braižosi grafike.
Kintamasis magnetinis srautas (ΔB) — interaktyvi Elektromagnetizmas simuliacija. Spausk Leisti — B svyruoja, Φ(t) ir EMF(t) braižosi grafike. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Faradėjaus dėsnis
Spausk Leisti — B svyruoja, Φ(t) ir EMF(t) braižosi grafike.
Faradėjaus dėsnis: EMF = −dΦ/dt, kai keičiasi magnetinis srautas Φ = BA per kontūrą. Čia B svyruoja plotui A išliekant fiksuotam, tad Φ(t) seka B(t). Spausk Leisti — grafikas braižo Φ ir indukuotąją EMF; EMF piką pasiekia, kai |dB/dt| didžiausias, o ne kai pats B maksimalus.
- 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 magnetiniame lauke, kurio stipris svyruoja laike (kontūro plotas lieka fiksuotas). Ar kontūre atsiranda EMF, nors pats kontūras nejuda?
Svarstytini spėjimai
- Ne — EMF reikalauja fizinio kontūro ar lauko šaltinio judesio.
- Taip — Faradėjaus dėsnis sako, kad kintamasis srautas indukuoja EMF net nejudančiame kontūre, kai keičiasi pats laukas.
- EMF atsiranda tik jei kontūras juda per lauką.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Laikas t (s)
Ką tu matauji:
- Indukuotoji EMF (mV)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Faradėjaus dėsnis“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Kontūro plotas fiksuotas 0.02 m²; laukas svyruoja kaip B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
- Įjunk indukuotosios EMF rodmuo.
- Skaityk indukuotąją EMF kiekvienu nurodytu laiku.
Valdančioji lygtis
Faradėjaus dėsnis (kintantis laukas) — Φ = B·A
Magnetinis srautas per kontūrą yra Φ = BA. Kai B keičiasi laike (A fiksuotas), Faradėjaus dėsnis duoda indukuotąją EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt — proporcingą kontūro plotui ir lauko kitimo spartai.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) naudodamas A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Palygink su lentele.
- Paaiškink, kodėl indukuotoji EMF proporcinga tam, kaip GREITAI keičiasi laukas (dB/dt), o ne lauko momentinei reikšmei — EMF gali būti didelė net kai B pats arti savo vidutinės reikšmės, jei B ten keičiasi greitai.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Tai pagrindinis kintamosios srovės generatoriaus principas: vietoj keisti B tiesiogiai, generatorius suka kontūrą per fiksuotą lauką, kas keičia srautą taip pat efektyviai. Paaiškink, kodėl generatoriaus dizainas paprastai suka ritę, o ne svyruoja magnetą.
- Neigiamas ženklas EMF = −dΦ/dt (Lenco taisyklė) reiškia, kad indukuotoji srovė priešinasi pokyčiui, kuris ją sukėlė. Paaiškink, ką „priešijimasis pokyčiui“ reiškia fiziškai kontūrui didėjančiame ir mažėjančiame lauke.
- 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 srauto B
- Pasirink kontūrą
- Spausk Leisti
- EMF iš kintančio B
- Atidaryk Savybių skydą
- Tau pavyko!
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →