Elektromagnētisms

Mainīga magnētiskā plūsma (ΔB)

Nospied „Atskaņot“ — B svārstās, Φ(t) un EMF(t) zīmējas uz grafika.

Mainīga magnētiskā plūsma (ΔB) — interaktīva Elektromagnētisms simulācija. Nospied „Atskaņot“ — B svārstās, Φ(t) un EMF(t) zīmējas uz grafika. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Faradeja likums

Nospied „Atskaņot” — B svārstās, Φ(t) un EMF(t) zīmējas uz grafika.

Faradeja likums: EMF = −dΦ/dt, kad magnētiskā plūsma Φ = BA cauri kontūrai mainās. Šeit B svārstās, laukumam A paliekot fiksētam, tāpēc Φ(t) seko B(t). Nospied „Atskaņot” — grafiks zīmē Φ un inducēto EMF; EMF sasniedz maksimumu, kad |dB/dt| ir lielākais, nevis kad pats B ir maksimāls.

• 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 magnētiskajā laukā, kura stiprums svārstās laikā (cilpas laukums paliek fiksēts). Vai cilpā parādās EMF, kaut pati cilpa nekustas?

Prognozes, ko svērt

• Nē — EMF prasa fizisku cilpas vai lauka avota kustību.
• Jā — Faradeja likums saka, ka mainīga plūsma inducē EMF, pat nekustīgā cilpā, kamēr pats lauks mainās.
• EMF parādās tikai, ja cilpa kustas cauri laukam.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Laiks t (s)

Ko tu mēri:

• Inducētā EMF (mV)

Kā izpēte norit

1. Atver mainīgās plūsmas B eksperimentu un nospied Atiestatīt. Cilpas laukums ir fiksēts 0.02 m²; lauks svārstās kā B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
2. Ieslēdz inducētā EMF rādījumu.
3. Nolasi inducēto EMF katrā uzskaitītajā laikā.

Noteicošais vienādojums

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

Magnētiskā plūsma cauri cilpai ir Φ = BA. Kad B mainās laikā (A fiksēts), Faradeja likums dod inducētu EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt — proporcionālu cilpas laukumam un lauka izmaiņas ātrumam.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) ar A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Salīdzini ar tabulu.
• Izskaidro, kāpēc inducētais EMF ir proporcionāls tam, cik ĀTRI lauks mainās (dB/dt), nevis lauka momentānajai vērtībai — EMF var būt liels arī tad, kad pats B ir tuvu vidējai vērtībai, ja B tur mainās ātri.

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Šis ir pamatprincips aiz maiņstrāvas ģeneratora: ģenerators, nevis mainot B tieši, griež cilpu cauri fiksētam laukam, kas maina plūsmu tikpat efektīvi. Izskaidro, kāpēc ģeneratoru dizainā parasti griež spoli, nevis svārstina magnētu.
• Negatīvā zīme EMF = −dΦ/dt (Lenca likums) nozīmē, ka inducētā strāva pretojas izmaiņai, kas to izraisīja. Izskaidro, ko „pretoties izmaiņai” fizikāli nozīmē cilpai augošā laukā pretēji dilstošā laukā.

• 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 mainīgās plūsmas B eksperimentā
2. Atlasīts kontūru
3. Nospied „Atskaņot”
4. EMF no mainīgā B
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