Електромагнетизм

Змінний магнітний потік (ΔB)

Натисніть «Запустити» — B коливається, Φ(t) і ЕРС(t) кресляться на графіку.

Змінний магнітний потік (ΔB) — інтерактивне моделювання: Електромагнетизм. Натисніть «Запустити» — B коливається, Φ(t) і ЕРС(t) кресляться на графіку. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Закон Фарадея

Натисніть «Запустити» — B коливається, Φ(t) і ЕРС(t) кресляться на графіку.

Закон Фарадея: ЕРС = −dΦ/dt, коли змінюється магнітний потік Φ = BA крізь контур. Тут B коливається, а площа A фіксована, тож Φ(t) слідує B(t). Натисніть «Запустити» — графік креслить Φ та індуковану ЕРС; ЕРС пікує, коли |dB/dt| найбільший, а не коли сам B максимальний.

• EMF = −dΦ/dt
• Φ = BA

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Провідний контур лежить у магнітному полі, напруженість якого коливається в часі (площа контуру фіксована). Чи з'являється ЕРС у контурі, хоча сам контур не рухається?

Прогнози для зважування

• Ні — ЕРС потребує фізичного руху контуру чи джерела поля.
• Так — закон Фарадея каже, що змінний потік індукує ЕРС, навіть у нерухомому контурі, поки саме поле змінюється.
• ЕРС з'являється лише якщо контур рухається крізь поле.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Час t (s)

Що ви вимірюєте:

• Індукована ЕРС (mV)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет changing-flux-b та натисніть «Скинути». Площа контуру фіксована 0.02 м²; поле коливається як B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4Hz × t)).
2. Увімкніть показ індукованої ЕРС.
3. Зчитуйте індуковану ЕРС у кожен указаний момент.

Керівне рівняння

Закон Фарадея (змінне поле) — Φ = B·A

Магнітний потік крізь контур — Φ = BA. Коли B змінюється в часі (A фіксована), закон Фарадея дає індуковану ЕРС = −dΦ/dt = −A·dB/dt — пропорційну площі контуру та швидкості зміни поля.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть ЕРС = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt) з A = 0.02 м², B₀ = 0.6 T, ω = 2π×0.4 rad/s. Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, чому індукована ЕРС пропорційна тому, наскільки ШВИДКО змінюється поле (dB/dt), а не миттєвому значенню поля — ЕРС може бути великою, навіть коли B близьке до свого середнього, якщо B там швидко змінюється.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Це базовий принцип генератора змінного струму: замість зміни B безпосередньо генератор обертає контур у фіксованому полі, що так само ефективно змінює потік. Поясніть, чому конструкція генератора зазвичай обертає котушку, а не коливає магнітом.
• Мінус у ЕРС = −dΦ/dt (закон Ленца) означає, що індукований струм протидіє зміні, що його спричинила. Поясніть, що фізично означає «протидія зміні» для контуру в зростаючому полі проти спадного.

• 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. Вітаємо в змінному потоці B
2. Виберіть контур
3. Натисніть «Запустити»
4. ЕРС від змінного B
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Закон електромагнітної індукції Фарадея