Elektromagnetizmus
Premenlivá plocha slučky (ΔA)
Stlač Prehrať — plocha slučky dýcha; EMF nasleduje −dΦ/dt.
Premenlivá plocha slučky (ΔA) — interaktívna simulácia Elektromagnetizmus. Stlač Prehrať — plocha slučky dýcha; EMF nasleduje −dΦ/dt. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Tok zo zmeny plochy
Stlač Prehrať — plocha slučky dýcha; EMF nasleduje −dΦ/dt.
Pri homogénnom B držanom konštantným meniaca sa plocha slučky A moduluje tok Φ = BA. Stlač Prehrať — slučka dýcha a EMF = −dΦ/dt sa objaví vždy, keď sa plocha mení. Porovnaj tento prípad (dA/dt) s predvolbou meniaceho sa B (dB/dt) na videnie rovnakého zákona z dvoch príčin.
- EMF = −dΦ/dt
- Φ = BA
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Slučka drôtu sedí v pevnom magnetickom poli, ale vlastná plocha slučky osciluje (predstav si, že sa naťahuje a zmenšuje). Indukuje to tiež EMF, tým istým spôsobom ako meniaca sa intenzita poľa?
Predikcie na zváženie
- Áno — Faradayovmu zákonu záleží len na celkovom toku Φ = BA meniacom sa, bez ohľadu na to, či B alebo A je to, čo sa mení.
- Nie — len meniaca sa intenzita poľa indukuje EMF, nie meniaca sa plocha.
- Meniaca sa plocha indukuje EMF, ale cez úplne odlišný mechanizmus než meniace sa pole.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Čas t (s)
Čo meriaš:
- Indukované EMF (mV)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu meniaci tok plochou a stlač Resetovať. Pole je pevne 0.5 T; plocha slučky osciluje ako A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
- Zapni odčítanie indukovaného EMF.
- Prečítaj indukované EMF pri každom uvedenom čase.
Riadiaca rovnica
Faradayov zákon (meniaca sa plocha) — Φ = B·A
Magnetický tok slučkou je Φ = BA. Keď sa A mení v čase (B pevné), Faradayov zákon stále platí: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — ten istý zákon, len s vymenenými úlohami B a A.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) s B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Porovnaj s tabuľkou.
- Porovnaj štruktúru tohto vzorca s experimentom meniaci tok B. Vysvetli, prečo obe dávajú EMF úmerné súčinu PEVNEJ veličiny (B tu, A tam) a rýchlosti zmeny MENIACEJ SA veličiny.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Klasický generátor „posuvnej tyče“ mení ohraničenú plochu obvodu fyzickým presúvaním jednej strany, indukujúc EMF = BLv (pole × dĺžka tyče × rýchlosť posuvu) — mechanická verzia presne tohto efektu meniacej sa plochy. Vysvetli, prečo rýchlejší posun tyče zvyšuje indukované EMF.
- Niektoré mikrofóny fungujú tak, že magnet vibruje blízko pevného poľa (alebo sa efektívna plocha cievky mení vzhľadom naň), čím prevádzajú zvukové vibrácie na meniaci sa tok a teda napäťový signál. Prečo hlasnejší zvuk (väčšia amplitúda vibrácie) produkuje väčší EMF signál?
- 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
- Vitaj pri meniacom toku plochou
- Vyber slučku
- Stlač Prehrať
- EMF zo zmeny plochy
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →