Электромагнетизм
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Меняются и B, и площадь — сравните кривые Φ и ЭДС.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — интерактивная симуляция (Электромагнетизм). Меняются и B, и площадь — сравните кривые Φ и ЭДС. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Закон Фарадея–Ленца
Меняются и B, и площадь — сравните кривые Φ и ЭДС.
Когда меняются и B, и площадь контура, Φ = BA меняется за счёт двух вкладов. Правило Ленца: наведённая ЭДС (и ток) противодействуют вызвавшему их изменению потока. Нажмите «Воспроизвести» и сравните Φ(t) с EMF(t) — знак ЭДС переворачивается, борясь с ростом или убыванием потока.
- ЭДС противодействует ΔΦ
- 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
Площадь контура И магнитное поле в нём колеблются одновременно. Можно ли по-прежнему найти наведённую ЭДС, просто сложив два отдельных эффекта (изменение B отдельно, изменение A отдельно)?
Прогнозы для взвешивания
- Нет — нужно полное правило произведения d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, это больше, чем просто сумма двух отдельных ЭДС.
- Да — можно просто сложить формулы ЭДС changing-flux-b и changing-flux-area.
- Надо перемножить две отдельные формулы ЭДС.
Роли переменных
Что вы задали:
- Время t (s)
Что вы измеряете:
- Наведённая ЭДС (mV)
Как идёт исследование
- Откройте пресет faraday-lenz и нажмите «Сброс». Колеблются и B(t), и A(t): B₀ = 0.45 Тл; A₀ = 0.018 м²; частота 0.5 Гц.
- Включите показание наведённой ЭДС.
- Считайте наведённую ЭДС в каждый указанный момент.
Определяющее уравнение
Закон Фарадея (правило произведения) — Φ = B·A
Когда во времени меняются и B, и A, закон Фарадея требует полного правила произведения: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Каждое слагаемое учитывает вклад одного сомножителя, пока другой зафиксирован на мгновенном значении.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите 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), затем EMF = −(A·B' + B·A'), используя B₀ = 0.45 Тл; A₀ = 0.018 м²; ω = 2π×0.5 рад/с. Сравните с таблицей.
- Объясните, почему правило произведения d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt — именно тот инструмент: поток есть ПРОИЗВЕДЕНИЕ B и A, и правило произведения (а не простое сложение) говорит, как скорость изменения произведения зависит от одновременного изменения обоих сомножителей.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Сравните значения ЭДС этого эксперимента с changing-flux-b и changing-flux-area в схожие моменты. Объясните, почему нельзя предсказать этот комбинированный результат, просто сложив значения ЭДС двух других экспериментов в тот же момент, хотя все три опираются на правило произведения.
- Изменяющийся поток трансформатора идёт от изменяющегося тока в одной катушке (что меняет B), а не от движущихся частей (A там фиксирована). Объясните, почему сценарий комбинированного изменения в faraday-lenz более общий, чем то, что нужно неподвижному трансформатору.
- 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
- Можно ли просто сложить?
- Изолируйте поле
- Зафиксируйте поток
- Откройте данные
- Объясните свои данные
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →