Elektromagnetizem
Spreminjajoči magnetni pretok (ΔB)
Pritisni Predvajaj — B niha, Φ(t) in EMF(t) se rišeta na grafu.
Spreminjajoči magnetni pretok (ΔB) — interaktivna simulacija Elektromagnetizem. Pritisni Predvajaj — B niha, Φ(t) in EMF(t) se rišeta na grafu. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Faradayev zakon
Pritisni Predvajaj — B niha, Φ(t) in EMF(t) se rišeta na grafu.
Faradayev zakon: EMF = −dΦ/dt, ko se magnetni pretok Φ = BA skozi zanko spreminja. Tu B niha, površina A pa ostaja fiksna, zato Φ(t) sledi B(t). Pritisni Predvajaj — graf riše Φ in inducirano EMF; EMF doseže vrh, ko je |dB/dt| največji, ne ko je sam B največji.
- 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 magnetnem polju, katerega jakost niha v času (površina zanke ostaja fiksna). Ali se v zanki pojavi EMF, čeprav se zanka sama ne premika?
Predvidevanja za pretehtanje
- Ne — EMF zahteva fizično gibanje zanke ali vira polja.
- Da — Faradayev zakon pravi, da spreminjajoči pretok inducira EMF, tudi v mirujoči zanki, dokler se polje samo spreminja.
- EMF se pojavi le, če se zanka premika skozi polje.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Čas t (s)
Kaj izmeriš:
- Inducirana EMF (mV)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev changing-flux-b in pritisni Ponastavi. Površina zanke je fiksna 0,02 m²; polje niha kot B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
- Omogoči odčitek inducirane EMF.
- Preberi inducirano EMF ob vsakem naštevanem času.
Vodilna enačba
Faradayev zakon (spreminjajoče polje) — Φ = B·A
Magnetni pretok skozi zanko je Φ = BA. Ko se B spreminja v času (A fiksna), Faradayev zakon da inducirano EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt — sorazmerno s površino zanke in hitrostjo spremembe polja.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) z A = 0,02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Primerjaj s tabelo.
- Razloži, zakaj je inducirana EMF sorazmerna s tem, kako HITRO se polje spreminja (dB/dt), ne s trenutno vrednostjo polja — EMF je lahko velika, tudi ko je B sam blizu svoje povprečne vrednosti, če se B tam hitro spreminja.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- To je osnovno načelo generatorja izmeničnega toka: namesto spreminjanja B neposredno generator vrti zanko skozi fiksno polje, kar spremeni pretok prav tako učinkovito. Razloži, zakaj zasnova generatorja navadno vrti tuljavo namesto da bi nihal magnet.
- Negativen predznak v EMF = −dΦ/dt (Lenzevo pravilo) pomeni, da inducirani tok nasprotuje spremembi, ki ga je povzročila. Razloži, kaj „nasprotovanje spremembi“ fizikalno pomeni za zanko v naraščajočem polju proti padajočemu polju.
- 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
- Dobrodošli pri spreminjajočem pretoku B
- Izberi zanko
- Pritisni Predvajaj
- EMF iz spreminjajočega B
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →