PL 
EnglishDomyślny
Українська🧲 Prawo indukcji Faradaya
Przesuwaj magnet sztabkowy przez cewkę i obserwuj indukowaną SEM ε = −N dΦ/dt w czasie rzeczywistym. Reguluj indukcję pola, liczbę zwojów i tryb ruchu. Demonstracja reguły Lenza.
O tej symulacji
Ten interaktywny model demonstruje indukcję elektromagnetyczną, pozwalając przesuwać magnes sztabkowy wzdłuż osi cewki solenoidalnej. Gdy magnes się porusza, zmienia się strumień magnetyczny przenikający cewkę i pojawia się siła elektromotoryczna, obliczana w czasie rzeczywistym z prawa Faradaya, ε = −N dΦ/dt. Przewijający się oscyloskop rysuje indukowaną SEM, a strzałki kierunku prądu ukazują regułę Lenza — indukowany prąd zawsze przeciwdziała zmianie strumienia, która go wywołała.
🔬 Co przedstawia
Strumień przez cewkę modelowany jest za pomocą profilu osiowego przypominającego dipol, Φ(x) = B₀·A / (1 + (x/L)²)^(3/2). W każdej klatce SEM jest obliczana numerycznie jako ε = −N·ΔΦ/Δt, dzięki czemu przebieg fali, pasek strumienia i strzałki prądu pozostają spójne z ruchem magnesu i wybranymi parametrami.
🎮 Jak korzystać
Przeciągnij magnes sztabkowy przez cewkę myszą lub dotykiem, albo naciśnij przycisk Auto-Oscylacja, aby napędzać go sinusoidalnie. Trzy suwaki ustawiają siłę magnesu B₀ (0,2–3,0 T), liczbę zwojów cewki N (5–200) oraz częstotliwość automatyczną (0,1–3,0 Hz). Pauza (P) i Reset (R) sterują przebiegiem.
💡 Czy wiesz, że?
Faraday odkrył indukcję w 1831 roku, ale znak minus — reguła Lenza — został sformułowany niezależnie przez Heinricha Lenza w 1834 roku. Jest to bezpośredni wyraz zasady zachowania energii: przeciwdziałająca siła oznacza, że trzeba wykonać pracę mechaniczną, aby wytworzyć energię elektryczną.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest prawo indukcji Faradaya?
Prawo Faradaya mówi, że zmienny strumień magnetyczny przenikający obwód indukuje w nim siłę elektromotoryczną. Dla cewki o N zwojach indukowana SEM równa się minus liczba zwojów razy szybkość zmiany strumienia, ε = −N dΦ/dt. Im szybciej zmienia się strumień, tym większe indukowane napięcie.
Dlaczego SEM pojawia się tylko wtedy, gdy magnes się porusza?
Ponieważ indukcja zależy od szybkości zmiany strumienia, a nie od samego strumienia. Gdy magnes stoi w miejscu, strumień Φ jest stały, dΦ/dt wynosi zero, więc SEM również wynosi zero. Tylko ruch — lub zmieniające się pole — wytwarza niezerowe ε, dlatego wykres oscyloskopu spłaszcza się do linii zerowej za każdym razem, gdy magnes się zatrzymuje.
Co oznaczają zielone i czerwone strzałki prądu?
Pokazują kierunek indukowanego prądu wyznaczony przez regułę Lenza. Zielone strzałki (przeciwnie do ruchu wskazówek zegara) pojawiają się, gdy strumień rośnie, a cewka przeciwdziała zbliżającemu się magnesowi; czerwone strzałki (zgodnie z ruchem wskazówek zegara) pojawiają się, gdy strumień maleje i prąd odwraca kierunek, aby go podtrzymać. Prąd zawsze przeciwdziała zmianie, która go wywołała.
Jak suwaki wpływają na wynik?
Zwiększenie siły magnesu B₀ zwiększa maksymalny strumień, a tym samym amplitudę SEM. Dodanie zwojów cewki N mnoży SEM bezpośrednio, ponieważ ε skaluje się z N. W trybie Auto-Oscylacja suwak częstotliwości ustala, jak szybko magnes przemieszcza się tam i z powrotem, co zwiększa dΦ/dt i SEM przy szybszym ruchu.
Czy fizyka w tej symulacji jest dokładna?
Zależności są wierne: ε = −N dΦ/dt, Φ = B·A·cosθ oraz przeciwdziałający prąd Lenza są poprawnie zastosowane. Strumień wykorzystuje uproszczony jednowymiarowy profil dipolowy wzdłuż osi cewki zamiast pełnej trójwymiarowej całki pola, więc dobrze oddaje kształt i tendencje, ale bezwzględne wartości napięcia mają charakter poglądowy, a nie laboratoryjnie dokładny.