Elektromagnetisme
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Både B og arealet endres — sammenlign Φ- og EMF-kurvene.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interaktiv Elektromagnetisme-simulering. Både B og arealet endres — sammenlign Φ- og EMF-kurvene. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Faraday–Lenz-loven
Både B og arealet endres — sammenlign Φ- og EMF-kurvene.
Når både B og sløyfearealet varierer, endres Φ = BA fra to bidrag. Lenz' lov: den induserte EMF-en (og strømmen) motvirker fluksendringen som forårsaket den. Trykk Spill av og sammenlign Φ(t) med EMF(t) — legg merke til at EMF-tegnet snur for å bekjempe økende vs. synkende fluks.
- EMF motvirker ΔΦ
- 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 sløyfes areal OG det magnetiske feltet gjennom det svinger begge samtidig. Kan du fortsatt finne den induserte EMF-en ved å bare legge de to separate effektene (endrende B alene, endrende A alene) sammen?
Prediksjoner å veie
- Nei — du trenger hele produktregelen d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, som er mer enn bare å legge de to separate EMF-ene sammen.
- Ja — du kan bare legge EMF-formlene fra endrende-fluks-B og endrende-fluks-areal sammen.
- Du multipliserer de to separate EMF-formlene med hverandre.
Variabelroller
Hva du setter:
- Tid t (s)
Hva du måler:
- Indusert EMF (mV)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne faraday-lenz-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Både B(t) og A(t) svinger: B₀ = 0,45 T, A₀ = 0,018 m², ved 0,5 Hz.
- Aktiver indusert-EMF-avlesningen.
- Avles den induserte EMF-en ved hvert oppgitte tidspunkt.
Styrende likning
Faradays lov (produktregel) — Φ = B·A
Når både B og A endres med tiden, krever Faradays lov hele produktregelen: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Hvert ledd fanger én faktors bidrag mens den andre holdes på sin momentane verdi.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn 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), deretter EMF = −(A·B' + B·A') med B₀ = 0,45 T, A₀ = 0,018 m², ω = 2π×0,5 rad/s. Sammenlign med tabellen.
- Forklar hvorfor produktregelen d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt er nøyaktig riktig verktøy her — fluksen er et PRODUKT av B og A, og kalkulusens produktregel (ikke enkel addisjon) forteller deg hvordan et produkts endringshastighet avhenger av begge faktorene som endres sammen.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Sammenlign dette eksperimentets EMF-verdier med endrende-fluks-Bs og endrende-fluks-arealets ved lignende tidspunkter. Forklar hvorfor du ikke enkelt kan forutsi dette kombinerte resultatet ved å legge de to andre eksperimentenes EMF-verdier sammen på samme tidspunkt, selv om alle tre bruker produktregelen under panseret.
- En transformators endrende fluks kommer fra en endrende strøm i én spole (som endrer B), ikke fra noen bevegelige deler (A er fast der). Forklar hvorfor faraday-lenz-eksperimentets kombinert-endring-scenario er mer generelt enn det en stasjonær transformator faktisk trenger.
- 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
- Kan du bare legge dem sammen?
- Isoler feltet
- Registrer fluksen
- Åpne dataene
- Forklar bevisene dine
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.