Elektromagnetizem
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Spremenita se B in površina — primerjaj krivulji Φ in EMF.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interaktivna simulacija Elektromagnetizem. Spremenita se B in površina — primerjaj krivulji Φ in EMF. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Faraday–Lenzov zakon
Spremenita se B in površina — primerjaj krivulji Φ in EMF.
Ko se spreminjata B in površina zanke, se Φ = BA spreminja iz dveh prispevkov. Lenzevo pravilo: inducirana EMF (in tok) nasprotujeta spremembi pretoka, ki ju je povzročila. Pritisni Predvajaj in primerjaj Φ(t) z EMF(t) — opazuj, da predznak EMF se obrne, da se bori proti naraščajočemu ali padajočemu pretoku.
- EMF nasprotuje ΔΦ
- 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
Površina zanke IN magnetno polje skozi njo nihata istočasno. Ali lahko inducirano EMF še vedno najdeš s preprostim seštevanjem obeh ločenih učinkov (spreminjajoč B sam, spreminjajoč A sam)?
Predvidevanja za pretehtanje
- Ne — potrebuješ celoten produktični zakon d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, kar je več kot preprosto seštevanje obeh ločenih EMF.
- Da — preprosto sešteješ formuli EMF changing-flux-b in changing-flux-area.
- Formuli dveh ločenih EMF pomnožiš.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Čas t (s)
Kaj izmeriš:
- Inducirana EMF (mV)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev faraday-lenz in pritisni Ponastavi. Tako B(t) kot A(t) nihata: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², pri 0,5 Hz.
- Omogoči odčitek inducirane EMF.
- Preberi inducirano EMF ob vsakem naštevanem času.
Vodilna enačba
Faradayev zakon (produktični zakon) — Φ = B·A
Ko se B in A spreminjata s časom, Faradayev zakon zahteva celoten produktični zakon: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Vsak člen ujame prispevek enega faktorja, medtem ko je drugi držan na svoji trenutni vrednosti.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj 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), nato EMF = −(A·B' + B·A') z B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Primerjaj s tabelo.
- Razloži, zakaj je produktični zakon d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt točno pravo orodje tu — pretok je PRODUKT B in A, produktični zakon infinitesimalnega računa (ne preprosto seštevanje) pa ti pove, kako je hitrost spremembe produkta odvisna od obeh faktorjev, ki se spreminjata skupaj.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Primerjaj vrednosti EMF tega poskusa s changing-flux-b in changing-flux-area ob podobnih časih. Razloži, zakaj tega kombiniranega rezultata ne moreš preprosto napovedati s seštevanjem vrednosti EMF drugih dveh poskusov ob istem času, čeprav vsi trije uporabljajo produktični zakon pod površjem.
- Spreminjajoči pretok transformatorja prihaja iz spreminjajočega toka v eni tuljavi (kar spreminja B), ne iz gibljivih delov (A je tam fiksna). Razloži, zakaj je scenarij kombinirane spremembe poskusa faraday-lenz bolj splošen od tega, kar mirujoči transformator dejansko 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
- Ali ju lahko preprosto sešteješ?
- Izoliraj polje
- Zajemi pretok
- Odpri podatke
- Razloži svoje dokaze
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →