Elektromagnetizmas
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Kinta ir B, ir plotas — palygink Φ ir EMF kreives.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interaktyvi Elektromagnetizmas simuliacija. Kinta ir B, ir plotas — palygink Φ ir EMF kreives. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.
Faradėjaus ir Lenco dėsnis
Kinta ir B, ir plotas — palygink Φ ir EMF kreives.
Kai kinta ir B, ir kontūro plotas, Φ = BA keičiasi iš dviejų indėlių. Lenco taisyklė: indukuotoji EMF (ir srovė) priešinasi sukėlusiam jas srauto pokyčiui. Spausk Leisti ir palygink Φ(t) su EMF(t) — pastebėk, kad EMF ženklas apsiverčia kovodamas su didėjančiu ir mažėjančiu srautu.
- EMF priešinasi ΔΦ
- 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
Kontūro plotas IR jį kertantis magnetinis laukas abu svyruoja vienu metu. Ar vis dar gali rasti indukuotąją EMF tiesiog sudėjęs du atskirus efektus (kintantį B vieną, kintantį A vieną)?
Svarstytini spėjimai
- Ne — reikia pilnos sandaugos taisyklės d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, kas yra daugiau nei tiesiog dviejų atskirų EMF sudėtis.
- Taip — gali tiesiog sudėti „kintančio lauko“ ir „kintančio ploto“ eksperimentų EMF formules.
- Daugini dvi atskiras EMF formules vieną iš kitos.
Kintamųjų vaidmenys
Ką tu nustatai:
- Laikas t (s)
Ką tu matauji:
- Indukuotoji EMF (mV)
Kaip vyksta tyrimas
- Atidaryk „Faradėjaus dėsnis“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Ir B(t), ir A(t) svyruoja: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², 0.5 Hz dažniu.
- Įjunk indukuotosios EMF rodmuo.
- Skaityk indukuotąją EMF kiekvienu nurodytu laiku.
Valdančioji lygtis
Faradėjaus dėsnis (sandaugos taisyklė) — Φ = B·A
Kai ir B, ir A keičiasi laike, Faradėjaus dėsnis reikalauja pilnos sandaugos taisyklės: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Kiekvienas narys pagauna vieno daugiklio indėlį, kitam laikomam jo momentinėje reikšmėje.
Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti
- Vienam bandymui apskaičiuok 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), tada EMF = −(A·B' + B·A') naudodamas B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Palygink su lentele.
- Paaiškink, kodėl sandaugos taisyklė d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt yra tiksliai tinkamas įrankis čia — srautas yra B ir A SANDAUGA, o matematinės sandaugos taisyklė (ne paprasta sudėtis) pasako, kaip sandaugos kitimo sparta priklauso nuo abiejų daugiklių keitimosi kartu.
Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų
- Palygink šio eksperimento EMF reikšmes su „Faradėjaus dėsnis“ ir „Faradėjaus dėsnis“ panašiais laikais. Paaiškink, kodėl negali tiesiog prognozuoti šio jungtinio rezultato sudėjęs kitų dviejų eksperimentų EMF reikšmes tuo pačiu laiku, nors visi trys po apačia naudoja sandaugos taisyklę.
- Transformatoriaus kintamasis srautas ateina iš kintančios srovės vienoje ritėje (kas keičia B), o ne iš judančių dalių (A ten fiksuotas). Paaiškink, kodėl „Faradėjaus dėsnis“ eksperimento jungtinio pokyčio scenarijus yra bendresnis už tai, ko iš tikrųjų reikia nejudančiam transformatoriui.
- 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
- Ar gali tiesiog sudėti?
- Izoliuok lauką
- Užfiksuok srautą
- Atidaryk duomenis
- Paaiškink savo įrodymus
Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.
Atidaryk interaktyvią laboratoriją →