Электромагнетизм
Изменяющийся магнитный поток (ΔB)
Нажмите Play — B колеблется, Φ(t) и ЭДС(t) вычерчиваются на графике.
Изменяющийся магнитный поток (ΔB) — интерактивная симуляция (Электромагнетизм). Нажмите Play — B колеблется, Φ(t) и ЭДС(t) вычерчиваются на графике. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Закон Фарадея
Нажмите Play — B колеблется, Φ(t) и ЭДС(t) вычерчиваются на графике.
Закон Фарадея: EMF = −dΦ/dt, когда магнитный поток Φ = BA через контур меняется. Здесь B колеблется, а площадь A неподвижна, поэтому Φ(t) следует за B(t). Нажмите «Воспроизвести» — график прочертит Φ и наведённую ЭДС; пик ЭДС наступает при наибольшем |dB/dt|, а не при максимуме самого B.
- EMF = −dΦ/dt
- Φ = BA
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Виток провода находится в магнитном поле, напряжённость которого колеблется во времени (площадь витка фиксирована). Появляется ли в витке ЭДС, хотя сам виток не движется?
Прогнозы для взвешивания
- Нет — ЭДС требует физического движения витка или источника поля.
- Да — закон Фарадея говорит, что изменяющийся поток наводит ЭДС даже в неподвижном витке, пока меняется само поле.
- ЭДС появляется, только если виток движется в поле.
Роли переменных
Что вы задали:
- Время t (s)
Что вы измеряете:
- Наведённая ЭДС (mV)
Как идёт исследование
- Откройте пресет changing-flux-b и нажмите «Сброс». Площадь контура зафиксирована: 0.02 м²; поле колеблется как B(t) = 0.6 Тл × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4 Гц × t)).
- Включите показание наведённой ЭДС.
- Считайте наведённую ЭДС в каждый указанный момент.
Определяющее уравнение
Закон Фарадея (изменяющееся поле) — Φ = B·A
Магнитный поток через контур равен Φ = BA. Когда B меняется во времени (A фиксирована), закон Фарадея даёт наведённую ЭДС EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt — пропорциональную площади контура и скорости изменения поля.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt), используя A = 0.02 м²; B₀ = 0.6 Тл; ω = 2π×0.4 рад/с. Сравните с таблицей.
- Объясните, почему наведённая ЭДС пропорциональна тому, как БЫСТРО меняется поле (dB/dt), а не мгновенному значению поля — ЭДС может быть велика, даже когда B близко к среднему, если B там быстро меняется.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Это базовый принцип генератора переменного тока: вместо изменения B генератор вращает виток в фиксированном поле, что меняет поток столь же эффективно. Объясните, почему конструкция генератора обычно вращает катушку, а не колеблет магнит.
- Знак «минус» в EMF = −dΦ/dt (правило Ленца) означает, что наведённый ток противодействует вызвавшему его изменению. Объясните, что «противодействие изменению» означает физически для контура в растущем поле и в убывающем поле.
- 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
- Добро пожаловать к изменяющемуся потоку B
- Выберите контур
- Нажмите Play
- ЭДС от изменяющегося B
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →