Elektromagnetizmus
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Menia sa aj B, aj plocha — porovnaj krivky Φ a EMF.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interaktívna simulácia Elektromagnetizmus. Menia sa aj B, aj plocha — porovnaj krivky Φ a EMF. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Faraday–Lenzov zákon
Menia sa aj B, aj plocha — porovnaj krivky Φ a EMF.
Keď sa menia aj B aj plocha slučky, Φ = BA sa mení z dvoch príspevkov. Lenzov zákon: indukované EMF (a prúd) pôsobia proti zmene toku, ktorá ich spôsobila. Stlač Prehrať a porovnaj Φ(t) s EMF(t) — povšimni si, že znamienko EMF sa preklopí, aby bojovalo proti rastúcemu a klesajúcemu toku.
- EMF pôsobí proti ΔΦ
- 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
Plocha slučky AJ magnetické pole ňou oscilujú súčasne. Môžeš stále nájsť indukované EMF jednoduchým sčítaním dvoch osobitných efektov (meniace sa B samo, meniace sa A samo)?
Predikcie na zváženie
- Nie — potrebuješ plné pravidlo súčinu d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, čo je viac než len sčítanie dvoch osobitných EMF.
- Áno — môžeš jednoducho sčítať vzorce EMF meniaceho toku B a meniaceho toku plochou.
- Vynásobíš dva osobitné vzorce EMF navzájom.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Čas t (s)
Čo meriaš:
- Indukované EMF (mV)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu Faraday–Lenz a stlač Resetovať. Obe B(t) a A(t) oscilujú: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², pri 0.5 Hz.
- Zapni odčítanie indukovaného EMF.
- Prečítaj indukované EMF pri každom uvedenom čase.
Riadiaca rovnica
Faradayov zákon (pravidlo súčinu) — Φ = B·A
Keď sa B aj A menia v čase, Faradayov zákon vyžaduje plné pravidlo súčinu: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Každý člen zachytáva príspevok jedného činiteľa, kým druhý je držaný na svojej okamžitej hodnote.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj 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), potom EMF = −(A·B' + B·A') s B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Porovnaj s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo pravidlo súčinu d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt je presne ten správny nástroj tu — tok je SÚČIN B a A a pravidlo súčinu kalkulu (nie jednoduché sčítanie) ti hovorí, ako rýchlosť zmeny súčinu závisí na oboch činiteľoch meniacich sa spolu.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Porovnaj hodnoty EMF tohto experimentu s meniacim tokom B a meniacim tokom plochou pri podobných časoch. Vysvetli, prečo nemôžeš jednoducho predikovať tento kombinovaný výsledok sčítaním EMF hodnôt ostatných dvoch experimentov v tom istom čase, hoci všetky tri pod povrchom používajú pravidlo súčinu.
- Meniaci sa tok transformátora pochádza z meniaceho sa prúdu v jednej cievke (čo mení B), nie zo žiadnych pohybujúcich sa častí (A je tam pevné). Vysvetli, prečo scenár kombinovanej zmeny experimentu Faraday–Lenz je všeobecnejší než to, čo stojaci transformátor skutočne potrebuje.
- 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
- Môžeš ich jednoducho sčítať?
- Izoluj pole
- Zachyť tok
- Otvor údaje
- Vysvetli svoje dôkazy
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →