Elektromagnetism
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA)
Både B och arean ändras — jämför kurvorna för Φ och EMF.
Faraday–Lenz (ΔB + ΔA) — interaktiv Elektromagnetism-simulering. Både B och arean ändras — jämför kurvorna för Φ och EMF. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Faraday–Lenz lag
Både B och arean ändras — jämför kurvorna för Φ och EMF.
När både B och slingarean varierar ändras Φ = BA från två bidrag. Lenz lag: den inducerade EMF:n (och strömmen) motverkar den flödesändring som orsakade dem. Tryck på Spela upp och jämför Φ(t) med EMF(t) — lägg märke till att EMF-tecknet vänder för att bekämpa ökande mot minskande flöde.
- EMF motverkar ΔΦ
- 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 slingas area OCH magnetfältet genom den oscillerar båda samtidigt. Kan du fortfarande finna den inducerade EMF:en genom att helt enkelt addera de två separata effekterna (enbart föränderligt B, enbart föränderlig A)?
Förutsägelser att väga
- Nej — du behöver hela produktregeln d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt, vilket är mer än att bara addera de två separata EMF:erna.
- Ja — du kan bara addera EMF-formlerna från föranderligt fält och föranderlig area.
- Du multiplicerar de två separata EMF-formlerna med varandra.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Tid t (s)
Det du mäter:
- Inducerad EMF (mV)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Faraday–Lenz och tryck på Återställ. Både B(t) och A(t) oscillerar: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², vid 0.5 Hz.
- Aktivera avläsningen av inducerad EMF.
- Läs av den inducerade EMF:en vid varje angiven tid.
Styrande ekvation
Faradays lag (produktregeln) — Φ = B·A
När både B och A ändras med tiden kräver Faradays lag hela produktregeln: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt). Varje term fångar en faktors bidrag medan den andra hålls vid sitt momentanvärde.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök 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), sedan EMF = −(A·B' + B·A') med B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s. Jämför med tabellen.
- Förklara varför produktregeln d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt är precis rätt verktyg här — flödet är en PRODUKT av B och A, och analysens produktregel (inte enkel addition) talar om hur en produkts ändringstakt beror av båda faktorer som ändras tillsammans.
Var det här syns utanför labbet
- Jämför detta experiments EMF-värden med dem från experimenten med föranderligt fält och föranderlig area vid liknande tidpunkter. Förklara varför du inte enkelt kan förutsäga detta kombinerade resultat genom att addera de andra två experimentens EMF-värden vid samma tid, även om alla tre använder produktregeln under ytan.
- En transformators föränderliga flöde kommer från en föränderlig ström i en spole (vilket ändrar B), inte från rörliga delar (A är fast där). Förklara varför faraday-lenz-experimentets scenario med kombinerade ändringar är mer generellt än vad en stationär transformator faktiskt behöver.
- 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
- Kan du bara addera dem?
- Isolera fältet
- Fånga flödet
- Öppna data
- Förklara dina bevis
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.