Mô phỏng Từ trường

Mô hình 3D xoay được về đường sức từ quanh dây dẫn thẳng dài (các đường tròn đồng tâm, quy tắc nắm tay phải), vòng dây tròn và ống dây. Học sinh chỉnh cường độ I, đổi chiều dòng điện, kéo đầu dò để đổi khoảng cách r; các kim nam châm nhỏ trên mặt phẳng tự quay theo chiều B, độ lớn B = 2·10⁻⁷ I/r (dây thẳng), 2π·10⁻⁷ I/R (tâm vòng dây), 4π·10⁻⁷ nI (trong lòng ống dây) cập nhật liên tục.

Kéo thanh nam châm vào hoặc ra khỏi ống dây N vòng nối với điện kế (hoặc để nam châm tự chuyển động). Kim điện kế lệch tỉ lệ với tốc độ biến thiên từ thông, đổi chiều khi đổi chiều chuyển động hoặc đổi cực; nam châm đứng yên thì kim về 0. Đồ thị từ thông Φ(t) và suất điện động e = −N·ΔΦ/Δt chạy liên tục, chiều dòng cảm ứng theo định luật Lenz hiện ngay trên ống dây.

Chế độ Dây dẫn: đoạn dây dài l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều B hợp góc α, lực từ F = BIl·sinα xác định bằng quy tắc bàn tay trái; kéo để xoay dây và thấy F thay đổi. Chế độ Hạt: hạt tích điện (proton hoặc electron) bay vào từ trường vuông góc, lực Lorentz f = |q|vB làm hạt chuyển động tròn bán kính r = mv/(|q|B), chu kì T = 2πm/(|q|B).

Đưa thanh nam châm xuyên qua cuộn dây và theo dõi kim điện kế, bóng đèn sáng lên khi từ thông biến thiên. Học sinh thử máy phát điện quay bằng nước, nam châm điện và máy biến áp trong cùng một bộ thí nghiệm. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.

Dòng nước làm quay bánh xe kéo nam châm quay trước cuộn dây, bóng đèn sáng nhờ dòng điện cảm ứng. Học sinh đổi lưu lượng nước, số vòng dây, độ mạnh nam châm để thấy suất điện động thay đổi. Mô phỏng của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, giấy phép CC BY 4.0 (https://phet.colorado.edu); cần mạng để tải.