แม่เหล็กไฟฟ้า

ฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยน (ΔB)

กดเล่น — B แกว่ง กราฟเขียนรอย Φ(t) และ EMF(t)

ฟลักซ์แม่เหล็กที่เปลี่ยน (ΔB) — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ กดเล่น — B แกว่ง กราฟเขียนรอย Φ(t) และ EMF(t) ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

กฎของฟาราเดย์

กดเล่น — B แกว่ง Φ(t) กับ EMF(t) วาดบนกราฟ

กฎของฟาราเดย์: EMF = −dΦ/dt เมื่อฟลักซ์แม่เหล็ก Φ = BA ผ่านห่วงมีการเปลี่ยนแปลง ในที่นี้ B แกว่งไปมาขณะที่พื้นที่ A คงที่ ดังนั้น Φ(t) จึงเป็นไปตาม B(t) กดเล่น — กราฟจะลากเส้น Φ และ EMF ที่เหนี่ยวนำ; EMF จะสูงสุดเมื่อ |dB/dt| มีค่ามากที่สุด ไม่ใช่เมื่อ B เองมีค่าสูงสุด

• EMF = −dΦ/dt
• Φ = BA

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

ลวดเป็นวงวางอยู่ในสนามแม่เหล็กที่ความเข้มแกว่งตามเวลา (พื้นที่ของวงคงที่) EMF จะปรากฏในวงหรือไม่แม้วงเองจะไม่เคลื่อนที่

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• ไม่ — EMF ต้องการการเคลื่อนที่ทางกายภาพของวงหรือแหล่งสนาม
• ใช่ — กฎของฟาราเดย์ระบุว่าฟลักซ์ที่เปลี่ยนเหนี่ยวนำ EMF แม้ในวงนิ่ง ตราบใดที่สนามเองกำลังเปลี่ยน
• EMF ปรากฏเฉพาะเมื่อวงเคลื่อนที่ผ่านสนาม

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• เวลา t (s)

สิ่งที่คุณวัด:

• แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (mV)

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท changing-flux-b แล้วกดรีเซ็ต พื้นที่ของลูปคงที่ 0.02 m² สนามแกว่งเป็น B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t))
2. เปิดค่าแสดง EMF เหนี่ยวนำ
3. อ่าน EMF เหนี่ยวนำที่เวลาที่ระบุแต่ละค่า

สมการควบคุม

กฎของฟาราเดย์ (สนามที่เปลี่ยน) — Φ = B·A

ฟลักซ์แม่เหล็กผ่านลูปคือ Φ = BA เมื่อ B เปลี่ยนตามเวลา (A คงที่) กฎของฟาราเดย์ให้แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt ซึ่งแปรผันตามพื้นที่ลูปและอัตราเปลี่ยนของสนาม

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) โดยใช้ A = 0.02 m², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s เทียบกับตาราง
• อธิบายว่าเหตุใด EMF เหนี่ยวนำจึงแปรผันกับความเร็วที่สนามเปลี่ยน (dB/dt) ไม่ใช่ค่าขณะนั้นของสนาม — EMF อาจใหญ่แม้ B เองอยู่ใกล้ค่าเฉลี่ย ถ้า B เปลี่ยนเร็วตรงจุดนั้น

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• นี่คือหลักการพื้นฐานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า AC แทนที่จะเปลี่ยน B โดยตรง เครื่องกำเนิดหมุนวงลวดในสนามคงที่ ซึ่งเปลี่ยนฟลักซ์ได้ผลเท่ากัน อธิบายว่าเหตุใดการออกแบบเครื่องกำเนิดมักหมุนขดลวดแทนที่จะแกว่งแม่เหล็ก
• เครื่องหมายลบใน EMF = −dΦ/dt (กฎของเลนซ์) หมายความว่ากระแสเหนี่ยวนำต่อต้านการเปลี่ยนแปลงที่ก่อให้เกิดมัน จงอธิบายว่า 'ต่อต้านการเปลี่ยนแปลง' หมายถึงอะไรทางกายภาพสำหรับลูปในสนามที่เพิ่มขึ้น เทียบกับสนามที่ลดลง

• 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. ยินดีต้อนรับสู่การเปลี่ยนฟลักซ์ B
2. เลือกวงรอบ
3. กดเล่น
4. EMF จาก B ที่เปลี่ยน
5. เปิดแผงคุณสมบัติ
6. ทำได้แล้ว!

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์