Elektromagnetisme
Endrende magnetisk fluks (ΔB)
Trykk Spill av — B svinger, Φ(t) og EMF(t) spores på grafen.
Endrende magnetisk fluks (ΔB) — interaktiv Elektromagnetisme-simulering. Trykk Spill av — B svinger, Φ(t) og EMF(t) spores på grafen. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Faradays lov
Trykk Spill av — B svinger, Φ(t) og EMF(t) spores på grafen.
Faradays lov: EMF = −dΦ/dt når magnetisk fluks Φ = BA gjennom en sløyfe endres. Her svinger B mens arealet A forblir fast, så Φ(t) følger B(t). Trykk Spill av — grafen sporer Φ og indusert EMF; EMF-en topper når |dB/dt| er størst, ikke når B selv er maksimal.
- 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 magnetfelt hvis styrke svinger i tiden (sløyfens areal forblir fast). Dukker det opp en EMF i sløyfen selv om sløyfen selv ikke beveger seg?
Prediksjoner å veie
- Nei — EMF krever fysisk bevegelse av sløyfen eller feltkilden.
- Ja — Faradays lov sier at en endrende fluks induserer en EMF, selv i en stillestående sløyfe, så lenge feltet selv endrer seg.
- EMF vises bare hvis sløyfen beveger seg gjennom feltet.
Variabelroller
Hva du setter:
- Tid t (s)
Hva du måler:
- Indusert EMF (mV)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne endrende-fluks-B-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Sløyfens areal er fast ved 0,02 m²; feltet svinger som B(t) = 0,6 T × (1 + 0,5 sin(2π × 0,4Hz × t)).
- Aktiver indusert-EMF-avlesningen.
- Avles den induserte EMF-en ved hvert oppgitte tidspunkt.
Styrende likning
Faradays lov (endrende felt) — Φ = B·A
Magnetisk fluks gjennom en sløyfe er Φ = BA. Når B endrer seg i tiden (A fast), gir Faradays lov en indusert EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt — proporsjonal med sløyfens areal og feltets endringshastighet.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0,5·ω·cos(ωt) med A = 0,02 m², B₀ = 0,6 T, ω = 2π×0,4 rad/s. Sammenlign med tabellen.
- Forklar hvorfor den induserte EMF-en er proporsjonal med hvor RASKT feltet endrer seg (dB/dt), ikke med feltens momentane verdi — EMF-en kan være stor selv når B selv er nær gjennomsnittsverdien sin, hvis B endrer seg raskt der.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Dette er grunnprinsippet bak en vekselstrømsgenerator: i stedet for å endre B direkte, roterer en generator en sløyfe gjennom et fast felt, som endrer fluksen like effektivt. Forklar hvorfor generatordesign vanligvis roterer spolen i stedet for å svinge magneten.
- Det negative fortegnet i EMF = −dΦ/dt (Lenz' lov) betyr at den induserte strømmen motvirker endringen som forårsaket den. Forklar hva «å motvirke endringen» betyr fysisk for en sløyfe i et økende felt versus et synkende felt.
- 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 B
- Velg sløyfen
- Trykk Spill av
- EMF fra endrende B
- 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.