Simulator Induksi Elektromagnetik
Persamaan dalam simulasi ini
| ε | GGL induksi | tegangan yang didorong fluks yang berubah di sepanjang kumparan; tanda minus adalah hukum Lenz: arusnya melawan perubahan itu | |
|---|---|---|---|
| N | Lilitan kumparan N (atau kumparan primer) | setiap lilitan menambah GGL yang sama | |
| Φ | fluks magnetik melalui satu lilitan | dalam weber; grafik menunjukkan bagaimana ε bergantung pada letak magnet |
Dengan nilai saat ini:
| m | Kekuatan magnet m (A·m²) | momen dipol magnet; magnet neodimium 1 cm³ sekitar 1 A·m² | |
|---|---|---|---|
| a | jari-jari kumparan | 2 cm | |
| d | jarak dari pusat magnet ke lilitan | magnet dianggap dipol titik, yang kasar saat magnet berada di dalam kumparan |
Dengan nilai saat ini:
| R | Hambatan beban R (ohm) | kawat kumparan sendiri menambah 0,02 Ω per lilitan |
|---|
Dengan nilai saat ini:
| B | Medan B (tesla, generator) | seragam di antara kutub | |
|---|---|---|---|
| A | Luas kumparan A (cm², generator) | fluks melalui kumparan adalah N B A cos ωt | |
| ω | kecepatan sudut, 2πf | dari Frekuensi f (Hz, generator dan transformator) |
Dengan nilai saat ini:
| V_p, V_s | tegangan primer dan sekunder | transformator ideal: tanpa rugi, seluruh fluks melewati kedua kumparan | |
|---|---|---|---|
| N_s | Lilitan kumparan sekunder N_s (transformator) | lilitan lebih banyak dari primer menaikkan tegangan dan menurunkan arus |
Dengan nilai saat ini:
Cara memakai simulator induksi elektromagnetik
- Pada mode Magnet dan kumparan, magnet masuk dan keluar kumparan dengan sendirinya, melintas dari satu sisi ke sisi lain, atau mengikuti slider posisi jika kamu memilih Dengan tangan. Galvanometer menyimpang ke satu sisi saat magnet masuk dan ke sisi lain saat keluar, dan tetap di nol selama magnet diam: hanya fluks yang berubah yang menghasilkan arus. Huruf di atas kumparan menunjukkan kutub induksinya, yang selalu melawan perubahan (hukum Lenz).
- Ubah kecepatan, kekuatan magnet, dan jumlah lilitan, lalu lihat GGL naik bersama masing-masing, sesuai hukum Faraday. Balik magnet untuk membalik arus. Grafik menunjukkan GGL yang dihasilkan magnet di setiap posisi pada kecepatan yang dipilih: satu puncak saat masuk, puncak berlawanan saat keluar, dan nol di tengah.
- Pindah ke generator untuk memutar kumparan di medan seragam dan melihat gelombang sinus keluar, lengkap dengan nilai puncak dan RMS-nya, atau ke transformator untuk menaikkan atau menurunkan tegangan dengan perbandingan lilitan. Centang arus searah untuk melihat bahwa transformator tidak menghasilkan apa-apa. Kalkulator Hukum Ohm menghitung arus di beban.
Pertanyaan umum
Apa itu hukum induksi Faraday?
Fluks magnet yang berubah melalui kumparan menginduksi GGL yang sama dengan jumlah lilitan dikali laju perubahan fluks: ε = −N dΦ ÷ dt. Menggerakkan magnet lebih cepat, memakai magnet lebih kuat, atau menambah lilitan menaikkan tegangan. Magnet yang diam di dalam kumparan tidak menginduksi apa pun.
Apa arti hukum Lenz?
Arus induksi mengalir ke arah yang melawan perubahan yang menyebabkannya; itulah tanda minus dalam hukum Faraday. Magnet yang masuk bertemu kumparan yang ujung dekatnya menjadi kutub yang sama dan menolaknya; magnet yang keluar ditarik kembali. Usaha harus dilakukan melawan gaya ini, dan dari situlah energi listrik berasal.
Bagaimana generator menghasilkan arus bolak-balik?
Kumparan yang berputar di medan magnet memiliki fluks N B A cos ωt yang terus berubah, sehingga menghasilkan GGL N B A ω sin ωt. Tegangannya berbalik dua kali setiap putaran. Pembangkit listrik memutar generatornya 50 atau 60 kali per detik, dan itulah yang menentukan frekuensi jaringan listrik.
Mengapa transformator tidak bekerja dengan arus searah?
Transformator bekerja karena arus bolak-balik di kumparan primer menciptakan fluks yang berubah di inti, yang menginduksi tegangan di kumparan sekunder. Arus searah yang tetap menciptakan fluks yang tetap, jadi setelah saat dinyalakan tidak ada perubahan dan tidak ada keluaran. Lebih buruk lagi, kumparan primer hanya dibatasi oleh hambatan kawatnya dan bisa kepanasan.
Katanya WebGL dimatikan.
Tampilan 3D memerlukan WebGL, yang dimiliki semua browser terkini. WebGL bisa nonaktif jika akselerasi perangkat keras dimatikan di pengaturan browser, atau karena driver grafis yang sangat lama. Nyalakan akselerasi perangkat keras, atau coba browser lain.
Apakah ada yang diunggah?
Tidak. Simulasi digambar oleh browser Anda sendiri dengan WebGL; tidak ada yang dikirim ke mana pun, dan simulasi tetap berjalan offline setelah halaman dimuat.