Elektromagnētisms

Mainīgs kontūras laukums (ΔA)

Nospied „Atskaņot“ — kontūras laukums elpo; EMF seko −dΦ/dt.

Mainīgs kontūras laukums (ΔA) — interaktīva Elektromagnētisms simulācija. Nospied „Atskaņot“ — kontūras laukums elpo; EMF seko −dΦ/dt. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Plūsma no laukuma izmaiņas

Nospied „Atskaņot” — kontūras laukums elpo; EMF seko −dΦ/dt.

Ar viendabīgu B, kas turēts nemainīgs, kontūras laukuma A maiņa modulē plūsmu Φ = BA. Nospied „Atskaņot” — kontūra elpo, un EMF = −dΦ/dt parādās, kad vien laukums mainās. Salīdzini šo gadījumu (dA/dt) ar mainīgā B eksperimentu (dB/dt), lai redzētu to pašu likumu no diviem cēloņiem.

• EMF = −dΦ/dt
• Φ = BA

Izpētes kopsavilkums

Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju

Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.

Virzošais jautājums

Vadu cilpa sēž fiksētā magnētiskajā laukā, bet pašas cilpas laukums svārstās (iedomājies to stiepjamies un saraujamies). Vai arī tas inducē EMF, tāpat kā mainīgs lauka stiprums?

Prognozes, ko svērt

• Jā — Faradeja likumam rūp tikai kopējā plūsma Φ = BA mainīšanās, neatkarīgi no tā, vai B vai A ir tas, kas mainās.
• Nē — tikai mainīgs lauka stiprums inducē EMF, nevis mainīgs laukums.
• Mainīgs laukums inducē EMF, bet cauri pilnīgi citam mehānismam nekā mainīgs lauks.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Laiks t (s)

Ko tu mēri:

• Inducētā EMF (mV)

Kā izpēte norit

1. Atver mainīgā laukuma plūsmas eksperimentu un nospied Atiestatīt. Lauks ir fiksēts 0.5 T; cilpas laukums svārstās kā A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
2. Ieslēdz inducētā EMF rādījumu.
3. Nolasi inducēto EMF katrā uzskaitītajā laikā.

Noteicošais vienādojums

Faradeja likums (mainīgs laukums) — Φ = B·A

Magnētiskā plūsma cauri cilpai ir Φ = BA. Kad A mainās laikā (B fiksēts), Faradeja likums joprojām attiecas: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — tas pats likums, tikai B un A lomām apmainītām.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) ar B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Salīdzini ar tabulu.
• Salīdzini šīs formulas struktūru ar mainīgās plūsmas B eksperimenta. Izskaidro, kāpēc abi dod EMF proporcionālu FIKSĒTĀ lieluma (šeit B, tur A) un MAINĪGĀ lieluma izmaiņas ātruma reizinājumam.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Klasiskais „slīdošā stieņa” ģenerators maina ķēdes iekļauto laukumu, fiziski kustinot vienu malu, inducējot EMF = BLv (lauks × stieņa garums × slīdēšanas ātrums) — mehāniska versija tieši šim mainīgā laukuma efektam. Izskaidro, kāpēc stieņa slīdēšana ātrāk palielina inducēto EMF.
• Daži mikrofoni darbojas, magnētam vibrējot pie (vai spoles efektīvajam laukumam mainoties attiecībā pret) fiksētu lauku, pārvēršot skaņas vibrācijas mainīgā plūsmā un tāpēc sprieguma signālā. Kāpēc skaļāka skaņa (lielāka vibrācijas amplitūda) rada lielāku EMF signālu?

• 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

1. Sveicināts mainīgā laukuma plūsmas eksperimentā
2. Atlasīts kontūru
3. Nospied „Atskaņot”
4. EMF no mainīgā laukuma
5. Atver Īpašību paneli
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Faradeja indukcijas likums