Elektromagnetisme
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Zowel B als de oppervlakte veranderen — vergelijk de Φ- en EMF-krommen.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interactieve Elektromagnetisme-simulatie. Zowel B als de oppervlakte veranderen — vergelijk de Φ- en EMF-krommen. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
De wet van Faraday–Lenz
Zowel B als oppervlak veranderen — vergelijk de Φ- en EMF-krommen.
Wanneer zowel B als lusoppervlakte variëren, verandert Φ = BA door twee bijdragen. De wet van Lenz: de geïnduceerde EMF (en stroom) werken de fluxverandering tegen die ze veroorzaakte. Druk op Start en vergelijk Φ(t) met EMF(t) — merk op dat het teken van de EMF omslaat om toe- versus afnemende flux tegen te werken.
- EMF werkt ΔΦ tegen
- Φ = BA
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Zowel het oppervlak van een lus als het magnetisch veld erdoorheen oscilleren tegelijk. Kun je de geïnduceerde EMF nog steeds vinden door de twee afzonderlijke effecten (alleen veranderende B, alleen veranderend A) simpel bij elkaar op te tellen?
Voorspellingen om te wegen
- Nee — je hebt de volledige productregel nodig, d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, wat meer is dan de twee afzonderlijke EMF's optellen.
- Ja — je kunt gewoon de EMF-formules van changing-flux-b en changing-flux-area bij elkaar optellen.
- Je vermenigvuldigt de twee afzonderlijke EMF-formules met elkaar.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Tijd t (s)
Wat je meet:
- Geïnduceerde EMF (mV)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling faraday-lenz en druk op Herstel. Zowel B(t) als A(t) oscilleren: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², bij 0.5 Hz.
- Zet de aflezing van de geïnduceerde EMF aan.
- Lees de geïnduceerde EMF af op elk vermeld tijdstip.
Leidende vergelijking
Wet van Faraday (productregel) — Φ = B·A
Als zowel B als A met de tijd veranderen, vereist de wet van Faraday de volledige productregel: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Elke term vat de bijdrage van één factor samen terwijl de andere op zijn momentane waarde wordt gehouden.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting 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) uit en daarna EMF = −(A·B' + B·A') met B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Vergelijk met de tabel.
- Leg uit waarom de productregel d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt hier precies het juiste gereedschap is — flux is een PRODUCT van B en A, en de productregel van de calculus (niet simpele optelling) vertelt je hoe de veranderingssnelheid van een product afhangt van beide factoren die samen veranderen.
Waar dit buiten het lab opduikt
- Vergelijk de EMF-waarden van dit experiment met die van changing-flux-b en changing-flux-area op vergelijkbare tijdstippen. Leg uit waarom je dit gecombineerde resultaat niet simpel kunt voorspellen door de EMF-waarden van de andere twee experimenten op hetzelfde tijdstip op te tellen, ook al gebruiken alle drie onder de motorkap de productregel.
- De veranderende flux van een transformator komt van een veranderende stroom in één spoel (die B verandert), niet van bewegende onderdelen (A staat daar vast). Leg uit waarom het scenario met gecombineerde verandering van het experiment faraday-lenz algemener is dan wat een stilstaande transformator werkelijk nodig heeft.
- 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
- Kun je ze zomaar optellen?
- Isoleer het veld
- Leg de flux vast
- Open de gegevens
- Verklaar je bewijs
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.