Elektromagnetyzm
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Zmienia się i B, i powierzchnia — porównaj krzywe Φ i SEM.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interaktywna symulacja: Elektromagnetyzm. Zmienia się i B, i powierzchnia — porównaj krzywe Φ i SEM. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Prawo Faradaya–Lenza
Zmienia się i B, i powierzchnia — porównaj krzywe Φ i SEM.
Gdy zmieniają się i B, i pole pętli, Φ = BA zmienia się z dwóch wkładów. Reguła Lenza: indukowana SEM (i prąd) przeciwdziała zmianie strumienia, która je wywołała. Naciśnij Odtwórz i porównaj Φ(t) z EMF(t) — zauważ, że znak SEM się odwraca, walcząc z narastającym albo malejącym strumieniem.
- SEM przeciwdziała ΔΦ
- Φ = BA
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Powierzchnia pętli I pole magnetyczne przez nią oscylują jednocześnie. Czy nadal możesz znaleźć indukowaną SEM, prostym dodaniem dwóch osobnych efektów (samo zmienne B, sama zmienna A)?
Prognozy do rozważenia
- Nie — potrzebna jest pełna reguła iloczynu d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, a to więcej niż zsumowanie dwóch osobnych SEM.
- Tak — można po prostu dodać wzory SEM zmiennego-B i zmiennej-A.
- Mnoży się dwa osobne wzory SEM.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Czas t (s)
Co mierzysz:
- SEM indukowana (mV)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset faraday-lenz i naciśnij Reset. Oscylują i B(t), i A(t): B₀ = 0.45 T; A₀ = 0.018 m²; przy 0.5 Hz.
- Włącz odczyt indukowanej SEM.
- Odczytaj indukowaną SEM w każdym podanym czasie.
Równanie rządzące
Prawo Faradaya (reguła iloczynu) — Φ = B·A
Gdy w czasie zmieniają się i B, i A, prawo Faradaya wymaga pełnej reguły iloczynu: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Każdy składnik ujmuje wkład jednego czynnika, gdy drugi jest trzymany w swojej wartości chwilowej.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz 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), a potem EMF = −(A·B' + B·A'), używając B₀ = 0.45 T; A₀ = 0.018 m²; ω = 2π×0.5 rad/s. Porównaj z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego reguła iloczynu d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt jest tu dokładnie właściwym narzędziem — strumień to ILORAZ B i A, a reguła iloczynu (nie zwykłe dodawanie) mówi, jak tempo zmiany iloczynu zależy od jednoczesnej zmiany obu czynników.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Porównaj wartości SEM tego eksperymentu ze zmiennym-B i zmienną-A w zbliżonych chwilach. Wyjaśnij, dlaczego tego łączonego wyniku nie da się przewidzieć prostym dodaniem wartości SEM dwóch pozostałych eksperymentów w tej samej chwili, choć wszystkie trzy używają tej samej reguły iloczynu.
- Zmienny strumień transformatora pochodzi ze zmiennego prądu w jednej cewce (co zmienia B), a nie z ruchomych części (A jest tam stała). Wyjaśnij, dlaczego scenariusz łączonych zmian eksperymentu faraday-lenz jest ogólniejszy niż to, czego naprawdę potrzebuje nieruchomy transformator.
- 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
- Czy można je po prostu dodać?
- Odizoluj pole
- Zarejestruj strumień
- Otwórz dane
- Wyjaśnij swoje dowody
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →