Électricité et magnétisme · AP Physique C (Électromagnétisme)
Simulateur d’induction de Faraday et de loi de Lenz
Simulez la loi de Faraday E = n(ΔΦ/Δt) et la loi de Lenz : le fait de plonger l'aimant dans la bobine génère un champ magnétique opposé qui résiste au mouvement ('approche arrière, maintien du départ').
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- Dérivés vivants
- Mode projecteur
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Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
m/s
virages
Dérivations et métriques en direct
FEM induit E
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Pole Induit de Coil Top
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Force de réaction de Lenz
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Direction actuelle
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Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Version pour enfants primaires :Aimants pour enfants: Attract, Polonais, Repelle et le Boussole
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : Bobine (N=200, S=0.01m²) B est uniformément relevé de 0.2T à 0.8T en 0.1s. Calculer les facteurs induits EMF.
Dérivation étape par étape :
- ΔΦ = 0.6 * 0.01 = 0.006 Wb. dΦ/dt = 0.06 Wb/s Produit EMF E = N*(dΦ/dt) = 200 * 0.06 = 12V.
Problème travaillé
Problème : Un anneau en aluminium repose sur une table lisse. Un pôle N plonge rapidement vers son centre. Décrivez le mouvement de la bague.
Dérivation étape par étape :
- Par "approche de rappel", l'anneau est poussé vers le bas et loin. Par « expansion/contraction du flux », l'anneau a tendance à se contracter pour résister à l'augmentation du flux.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1 : Est-ce que « s'opposer au changement » dans la loi de Lenz signifie « prévenir le changement »? Expliquez.
Clé de réponse : C'est pas vrai ! Il résiste mais ne peut pas arrêter le changement. La résistance est une manifestation de la conservation de l'énergie: le travail mécanique externe produit de l'énergie électrique.
Q2. Variante 2: Qu'est-ce que l'amortissement électromagnétique? Comment les galvanomètres l'utilisent-ils pour stabiliser les pointeurs?
Clé de réponse : Les courants d'Eddy dans les conducteurs mobiles génèrent des forces de retard de Lorentz. Montures en aluminium galvanomètre oscillations humides, pointeurs de verrouillage instantanément.
Q3. Variante 3 : Largage d'un puissant aimant néodyme sur un épais tuyau vertical en cuivre, est-ce que c'est une chute libre ?
Clé de réponse : Jamais ! L'aimant mobile induit des courants denses dans les parois de tuyaux de cuivre, exerçant une forte traînée de lévitation électromagnétique vers le haut pour le faire tomber très lentement.
Foire aux questions et idées fausses
Si un aimant plonge dans un anneau en aluminium avec une fente d'espacement, existe-t-il ? Est-ce que le courant circule ?
EMF est généré ! Le courant ne circule pas. Le changement de flux crée EMF à travers l'écart, mais le courant nécessite un circuit fermé ininterrompu.
Quelle catastrophe physique se produirait si la loi de Lenz aidait plutôt que s'opposait au changement de flux?
Machine à mouvement perpétuel du premier genre ! L'énergie cinétique infinie libre se créerait à partir de rien, violant la conservation de l'énergie.
Comment les plaques de cuisson à induction se rapportent-elles aux courants de Foucault? Pourquoi le fer est-il nécessaire sur les ustensiles de cuisine en céramique?
Les champs magnétiques AC à haute fréquence induisent des courants de Foucault en circulation intenses dans le fond de la poêle en fer, le réchauffant par la résistance Joule. La céramique est un isolant.
Pourquoi les noyaux de transformateurs sont-ils faits de tôles d'acier au silicium laminé plutôt que de blocs de fer solides?
Pour éliminer les pertes de courant ! Les laminations isolées brisent de grands courants circulaires, empêchant ainsi la surchauffe du noyau.