Elektromagnetism
Föränderlig slingarea (ΔA)
Tryck på Spela — slingarean andas; EMF följer −dΦ/dt.
Föränderlig slingarea (ΔA) — interaktiv Elektromagnetism-simulering. Tryck på Spela — slingarean andas; EMF följer −dΦ/dt. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Flöde från areaändring
Tryck på Spela upp — slingans area andas; EMF följer −dΦ/dt.
Med likformigt B hållet konstant modulerar en ändrande slingarea A flödet Φ = BA. Tryck på Spela upp — slingan andas och EMF = −dΦ/dt uppträder så snart arean ändras. Jämför det här fallet (dA/dt) med förinställningen med föränderligt B (dB/dt) för att se samma lag från två orsaker.
- EMF = −dΦ/dt
- Φ = BA
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En trådslinga ligger i ett fast magnetfält, men slingans egen area oscillerar (föreställ dig att den tänjs och krymper). Inducerar detta också en EMF, på samma sätt som en föränderlig fältstyrka gör?
Förutsägelser att väga
- Ja — Faradays lag bryr sig bara om att det totala flödet Φ = BA ändras, oavsett om det är B eller A som varierar.
- Nej — bara en föränderlig fältstyrka inducerar EMF, inte en föränderlig area.
- En föränderlig area inducerar EMF, men genom en helt annan mekanism än ett föränderligt fält.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Tid t (s)
Det du mäter:
- Inducerad EMF (mV)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Föranderligt flöde (area) och tryck på Återställ. Fältet är fast på 0.5 T; slingans area oscillerar som A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t)).
- Aktivera avläsningen av inducerad EMF.
- Läs av den inducerade EMF:en vid varje angiven tid.
Styrande ekvation
Faradays lag (föränderlig area) — Φ = B·A
Det magnetiska flödet genom en slinga är Φ = BA. När A ändras i tiden (B fast), gäller fortfarande Faradays lag: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt — samma lag, bara med rollerna hos B och A bytta.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) med B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s. Jämför med tabellen.
- Jämför denna formels struktur med experimentet med föränderligt fält. Förklara varför båda ger en EMF proportionell mot produkten av den FASTA storheten (B här, A där) och ändringstakten hos den VARIERANDE storheten.
Var det här syns utanför labbet
- En klassisk 'glidande stav'-generator ändrar en krets omslutna area genom att fysiskt flytta en sida, och inducerar EMF = BLv (fält × stavlängd × glidhastighet) — en mekanisk version av exakt denna areaändringseffekt. Förklara varför snabbare glidning av staven ökar den inducerade EMF:en.
- Vissa mikrofoner arbetar genom att en magnet vibrerar nära ett fast fält (eller en spols effektiva area ändras relativt till det), vilket omvandlar ljudvibrationer till ett föränderligt flöde och därmed en spänningssignal. Varför ger ett starkare ljud (större vibrationsamplitud) en större EMF-signal?
- 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
- Välkommen till Ändrat flöde via area
- Välj slingan
- Tryck på Spela upp
- EMF från föränderlig area
- Öppna panelen Egenskaper
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.