แม่เหล็กไฟฟ้า

ฟาราเดย์–เลนซ์ (ΔB + ΔA)

ทั้ง B และพื้นที่เปลี่ยน — เปรียบเทียบเส้นโค้ง Φ กับ EMF

ฟาราเดย์–เลนซ์ (ΔB + ΔA) — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ ทั้ง B และพื้นที่เปลี่ยน — เปรียบเทียบเส้นโค้ง Φ กับ EMF ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ

กฎของฟาราเดย์–เลนซ์

ทั้ง B และพื้นที่เปลี่ยนแปลง — เปรียบเทียบเส้นกราฟ Φ และแรงเคลื่อนไฟฟ้า

เมื่อทั้ง B และพื้นที่ห่วงเปลี่ยนแปลง Φ = BA จะเปลี่ยนจากสองส่วนประกอบ กฎของเลนซ์: EMF (และกระแส) ที่เหนี่ยวนำจะต้านการเปลี่ยนแปลงฟลักซ์ที่ทำให้เกิดขึ้น กดเล่นและเปรียบเทียบ Φ(t) กับ EMF(t) — สังเกตว่าเครื่องหมายของ EMF จะสลับเพื่อต่อต้านฟลักซ์ที่เพิ่มขึ้นเทียบกับลดลง

• แรงเคลื่อนไฟฟ้าต้าน ΔΦ
• Φ = BA

สรุปการสืบสวน

วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ

บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้

คำถามขับเคลื่อน

พื้นที่ของวงลวดและสนามแม่เหล็กผ่านวงต่างแกว่งพร้อมกันทั้งคู่ ยังหา EMF เหนี่ยวนำได้โดยบวกสองผลแยกกัน (เปลี่ยน B อย่างเดียว เปลี่ยน A อย่างเดียว) เข้าด้วยกันง่าย ๆ หรือไม่

คำทำนายที่ต้องชั่งใจ

• ไม่ใช่ ต้องใช้กฎผลคูณเต็มรูปแบบ d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt ซึ่งมากกว่าการบวกแรงเคลื่อนไฟฟ้าสองค่าแยกกันเท่านั้น
• ใช่ — บวกสูตร EMF ของ changing-flux-b กับ changing-flux-area เข้าด้วยกันได้เลย
• ต้องคูณสูตร EMF สองสูตรเข้าด้วยกัน

บทบาทของตัวแปร

สิ่งที่คุณตั้ง:

• เวลา t (s)

สิ่งที่คุณวัด:

• แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (mV)

การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร

1. เปิดพรีเซ็ท faraday-lenz แล้วกดรีเซ็ต ทั้ง B(t) และ A(t) แกว่ง: B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m² ที่ 0.5 Hz
2. เปิดค่าแสดง EMF เหนี่ยวนำ
3. อ่าน EMF เหนี่ยวนำที่เวลาที่ระบุแต่ละค่า

สมการควบคุม

กฎของฟาราเดย์ (กฎผลคูณ) — Φ = B·A

เมื่อทั้ง B และ A เปลี่ยนตามเวลา กฎของฟาราเดย์ต้องใช้กฎผลคูณเต็มรูปแบบ: EMF = −d(BA)/dt = −(A·dB/dt + B·dA/dt) แต่ละพจน์จับคุณสมบัติของตัวประกอบหนึ่ง ขณะที่อีกตัวคงไว้ที่ค่าขณะนั้นของมัน

สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด

• สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ 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) แล้วหา EMF = −(A·B' + B·A') โดยใช้ B₀ = 0.45 T, A₀ = 0.018 m², ω = 2π×0.5 rad/s เทียบกับตาราง
• จงอธิบายว่าทำไมกฎผลคูณ d(BA)/dt = A·dB/dt + B·dA/dt จึงเป็นเครื่องมือที่ถูกต้องพอดี ฟลักซ์เป็น 'ผลคูณ' ของ B กับ A และกฎผลคูณของแคลคูลัส (ไม่ใช่การบวกอย่างง่าย) บอกว่าอัตราเปลี่ยนของผลคูณขึ้นกับทั้งสองตัวประกอบที่เปลี่ยนพร้อมกันอย่างไร

สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ

• เทียบค่า EMF ของการทดลองนี้กับของ changing-flux-b และ changing-flux-area ที่เวลาใกล้กัน อธิบายว่าเหตุใดคุณจึงทำนายผลรวมนี้โดยบวกค่า EMF ของอีกสองการทดลองที่เวลาเดียวกันไม่ได้ง่าย ๆ แม้ทั้งสามจะใช้กฎผลคูณเบื้องล่างเหมือนกัน
• ฟลักซ์ที่เปลี่ยนของหม้อแปลงมาจากกระแสที่เปลี่ยนในขดลวดหนึ่ง (ซึ่งเปลี่ยน B) ไม่ใช่จากชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ (A คงที่ที่นั่น) อธิบายว่าเหตุใดสถานการณ์การเปลี่ยนรวมของการทดลอง faraday-lenz จึงทั่วไปกว่าสิ่งที่หม้อแปลงนิ่งต้องการจริง

• 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. แค่บวกกันได้หรือไม่?
2. แยกตัวแปรสนาม
3. บันทึกฟลักซ์
4. เปิดดูข้อมูล
5. อธิบายหลักฐานของคุณ

เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ

เปิดห้องแล็บโต้ตอบ →

ดาวน์โหลดใบงาน →

กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์