Elektromagnetizem

Spreminjajoča se površina zanke (ΔA)

Pritisni Predvajaj — površina zanke diha; EMF sledi −dΦ/dt.

Spreminjajoča se površina zanke (ΔA) — interaktivna simulacija Elektromagnetizem. Pritisni Predvajaj — površina zanke diha; EMF sledi −dΦ/dt. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.

Pretok iz spremembe površine

Pritisni Predvajaj — površina zanke diha; EMF sledi −dΦ/dt.

Pri konstantnem enakomernem B spreminjajoča površina zanke A modulira pretok Φ = BA. Pritisni Predvajaj — zanka diha in EMF = −dΦ/dt se pojavi, kadar se površina spreminja. Primerjaj ta primer (dA/dt) s prednastavitvijo spreminjajočega B (dB/dt) in vidi isti zakon iz dveh vzrokov.

• EMF = −dΦ/dt
• Φ = BA

Oris preiskave

Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij

Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.

Vodilno vprašanje

Zanka žice sedi v fiksnem magnetnem polju, a lastna površina zanke niha (predstavljaj si, da se razteguje in krči). Ali tudi to inducira EMF, tako kot spreminjajoča jakost polja?

Predvidevanja za pretehtanje

• Da — Faradayev zakon skrbi le za to, da se skupni pretok Φ = BA spreminja, ne glede na to, ali se spreminja B ali A.
• Ne — le spreminjajoča jakost polja inducira EMF, ne spreminjajoča površina.
• Spreminjajoča površina inducira EMF, a po popolnoma drugačnem mehanizmu kot spreminjajoče polje.

Vloge spremenljivk

Kaj nastaviš:

• Čas t (s)

Kaj izmeriš:

• Inducirana EMF (mV)

Kako poteka preiskava

1. Odpri prednastavitev changing-flux-area in pritisni Ponastavi. Polje je fiksno 0,5 T; površina zanke niha kot A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
2. Omogoči odčitek inducirane EMF.
3. Preberi inducirano EMF ob vsakem naštevanem času.

Vodilna enačba

Faradayev zakon (spreminjajoča površina) — Φ = B·A

Magnetni pretok skozi zanko je Φ = BA. Ko se A spreminja v času (B fiksen), Faradayev zakon še vedno velja: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — isti zakon, le z vlogama B in A zamenjanima.

Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati

• Za en poskus izračunaj EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) z B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Primerjaj s tabelo.
• Primerjaj zgradbo te formule s poskusom changing-flux-b. Razloži, zakaj oba data EMF sorazmerno produktu FIKSNE količine (tu B, tam A) in hitrosti spremembe SPREMINJAJOČE količine.

Kje se to pokaže onkraj laboratorija

• Klasični generator „drseče palice“ spreminja obsegano površino kroga s fizičnim premikanjem ene strani, kar inducira EMF = BLv (polje × dolžina palice × hitrost drsenja) — mehanska različica točno tega učinka spreminjajoče površine. Razloži, zakaj hitrejše drsanje palice poveča inducirano EMF.
• Nekateri mikrofoni delujejo tako, da vibrira magnet blizu fiksnega polja (ali se učinkovita površina tuljave spreminja glede nanj), s čimer pretvorijo zvočne vibracije v spreminjajoči pretok in torej napetostni signal. Zakaj glasnejši zvok (večja amplituda vibracije) proizvede večji signal EMF?

• 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

1. Dobrodošli pri spreminjajoči površini
2. Izberi zanko
3. Pritisni Predvajaj
4. EMF iz spreminjajoče površine
5. Odpri ploščo Lastnosti
6. Uspelo ti je!

Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.

Odpri interaktivni laboratorij →

Prenesi delovni list →

Faradayev zakon indukcije