Elektromagnetisme
Endrende sløyfeareal (ΔA)
Trykk Spill av — sløyfearealet puster; EMF følger −dΦ/dt.
Endrende sløyfeareal (ΔA) — interaktiv Elektromagnetisme-simulering. Trykk Spill av — sløyfearealet puster; EMF følger −dΦ/dt. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Fluks fra arealendring
Trykk Spill av — sløyfearealet puster; EMF følger −dΦ/dt.
Med jevnt B holdt konstant modulerer endring av sløyfearealet A fluksen Φ = BA. Trykk Spill av — sløyfen puster, og EMF = −dΦ/dt vises når arealet endres. Sammenlign dette tilfellet (dA/dt) med endrende-B-forhåndsinnstillingen (dB/dt) for å se samme lov fra to årsaker.
- EMF = −dΦ/dt
- Φ = BA
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
En ledningssløyfe ligger i et fast magnetfelt, men sløyfens eget areal svinger (se for deg at den strekker seg og krymper). Induserer også dette en EMF, på samme måte som en endrende feltstyrke?
Prediksjoner å veie
- Ja — Faradays lov bryr seg bare om at total fluks Φ = BA endrer seg, uavhengig av om det er B eller A som varierer.
- Nei — bare en endrende feltstyrke induserer EMF, ikke et endrende areal.
- Et endrende areal induserer EMF, men gjennom en helt annen mekanisme enn et endrende felt.
Variabelroller
Hva du setter:
- Tid t (s)
Hva du måler:
- Indusert EMF (mV)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne endrende-fluks-areal-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Feltet er fast ved 0,5 T; sløyfens areal svinger som A(t) = 0,025 m² × (1 + 0,35 cos(2π × 0,35Hz × t)).
- Aktiver indusert-EMF-avlesningen.
- Avles den induserte EMF-en ved hvert oppgitte tidspunkt.
Styrende likning
Faradays lov (endrende areal) — Φ = B·A
Magnetisk fluks gjennom en sløyfe er Φ = BA. Når A endrer seg i tiden (B fast), gjelder fortsatt Faradays lov: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — samme lov, bare med rollene til B og A byttet.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0,35·ω·sin(ωt) med B₀ = 0,5 T, A₀ = 0,025 m², ω = 2π×0,35 rad/s. Sammenlign med tabellen.
- Sammenlign denne formelens struktur med endrende-fluks-B-eksperimentets. Forklar hvorfor begge gir en EMF proporsjonal med produktet av den FASTE størrelsen (B her, A der) og endringshastigheten til den VARIERENDE størrelsen.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- En klassisk «glidende stav»-generator endrer en kretss innelukkede areal ved fysisk å flytte én side, og induserer EMF = BLv (felt × stavlengde × glidehastighet) — en mekanisk versjon av nøyaktig denne endrende-areal-effekten. Forklar hvorfor å gli staven raskere øker den induserte EMF-en.
- Noen mikrofoner fungerer ved at en magnet vibrerer nær (eller en spoles effektive areal endres i forhold til) et fast felt, og omformer lydvibrasjoner til en endrende fluks og dermed et spenningssignal. Hvorfor gir en høyere lyd (større vibrasjonsamplitude) et større EMF-signal?
- 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
- Velkommen til Endrende fluks areal
- Velg sløyfen
- Trykk Spill av
- EMF fra endrende areal
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.