แม่เหล็กไฟฟ้า

พื้นที่วงจรที่เปลี่ยน (ΔA)

กดเล่น — พื้นที่วงจรขยาย-หดระยะหายใจ ค่า EMF ตาม −dΦ/dt

พื้นที่วงจรที่เปลี่ยน (ΔA) — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ กดเล่น — พื้นที่วงจรขยาย-หดระยะหายใจ ค่า EMF ตาม −dΦ/dt ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

ฟลักซ์จากการเปลี่ยนพื้นที่

กดเล่น — พื้นที่วงรอบขยาย-หดเป็นจังหวะ EMF เป็นไปตาม −dΦ/dt

เมื่อ B สม่ำเสมอคงที่ การเปลี่ยนพื้นที่ห่วง A จะปรับฟลักซ์ Φ = BA กดเล่น — ห่วงจะหายใจเข้าออกและ EMF = −dΦ/dt ปรากฏขึ้นทุกครั้งที่พื้นที่เปลี่ยนแปลง เปรียบเทียบกรณีนี้ (dA/dt) กับพรีเซ็ตการเปลี่ยน B (dB/dt) เพื่อดูกฎเดียวกันจากสาเหตุสองแบบ

• EMF = −dΦ/dt
• Φ = BA

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

ลวดเป็นวงวางอยู่ในสนามแม่เหล็กคงที่ แต่พื้นที่ของวงเองแกว่งขึ้นลง (ลองนึกว่ามันยืดและหด) นี่จะเหนี่ยวนำ EMF เหมือนกับการเปลี่ยนความเข้มสนามหรือไม่

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• ใช่ กฎของฟาราเดย์สนใจเพียงฟลักซ์รวม Φ = BA ที่เปลี่ยน โดยไม่สนว่า B หรือ A คือตัวที่เปลี่ยน
• ไม่ — มีเพียงความเข้มสนามที่เปลี่ยนเท่านั้นที่เหนี่ยวนำ EMF ไม่ใช่พื้นที่ที่เปลี่ยน
• พื้นที่ที่เปลี่ยนเหนี่ยวนำ EMF ได้ แต่ด้วยกลไกที่ต่างจากสนามที่เปลี่ยนโดยสิ้นเชิง

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• เวลา t (s)

สิ่งที่คุณวัด:

• แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (mV)

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท changing-flux-area แล้วกดรีเซ็ต สนามคงที่ 0.5 T พื้นที่ลูปแกว่งเป็น A(t) = 0.025 m² × (1 + 0.35 cos(2π × 0.35Hz × t))
2. เปิดค่าแสดง EMF เหนี่ยวนำ
3. อ่าน EMF เหนี่ยวนำที่เวลาที่ระบุแต่ละค่า

สมการควบคุม

กฎของฟาราเดย์ (พื้นที่เปลี่ยน) — Φ = B·A

ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านลูปคือ Φ = BA เมื่อ A เปลี่ยนตามเวลา (B คงที่) กฎของฟาราเดย์ก็ยังใช้ได้: EMF = −dΦ/dt = −B·dA/dt กฎเดียวกัน เพียงสลับบทบาท B กับ A

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ EMF = −B·dA/dt = B₀·A₀·0.35·ω·sin(ωt) โดยใช้ B₀ = 0.5 T, A₀ = 0.025 m², ω = 2π×0.35 rad/s เทียบกับตาราง
• เทียบโครงสร้างสูตรนี้กับการทดลอง changing-flux-b อธิบายว่าเหตุใดทั้งคู่จึงให้ EMF แปรผันกับผลคูณของปริมาณคงที่ (B ที่นี่ A ที่นั่น) กับอัตราการเปลี่ยนของปริมาณที่เปลี่ยน

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• เครื่องกำเนิดไฟฟ้า 'แท่งเลื่อน' คลาสสิกเปลี่ยนพื้นที่ล้อมรอบของวงจรโดยขยับด้านหนึ่งจริง ๆ เหนี่ยวนำ EMF = BLv (สนาม × ความยาวแท่ง × ความเร็วเลื่อน) เป็นเวอร์ชันเชิงกลของผลเปลี่ยนพื้นที่นี้พอดี จงอธิบายว่าทำไมการเลื่อนแท่งเร็วขึ้นจึงเพิ่มแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
• ไมโครโฟนบางชนิดทำงานโดยให้แม่เหล็กสั่นใกล้สนามคงที่ (หรือให้พื้นที่มีผลของขดลวดเปลี่ยน) เปลี่ยนการสั่นของเสียงเป็นฟลักซ์ที่เปลี่ยนและจึงเป็นสัญญาณแรงดัน เหตุใดเสียงที่ดังกว่า (แอมพลิจูดการสั่นมากกว่า) จึงให้สัญญาณ EMF ที่ใหญ่กว่า

• 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. ยินดีต้อนรับสู่การเปลี่ยนพื้นที่ฟลักซ์
2. เลือกวงรอบ
3. กดเล่น
4. EMF จากพื้นที่ที่เปลี่ยน
5. เปิดแผงคุณสมบัติ
6. ทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์