Phòng thí nghiệm điện từ

Bộ thí nghiệm ảo cho bài Hiện tượng cảm ứng điện từ trong chủ đề Từ trường, Vật lí 12 (Chương trình GDPT 2018), gộp năm màn hình quen thuộc: nam châm thẳng, cuộn dây thu, nam châm điện, máy biến áp và máy phát điện, dùng chung một mô hình từ trường lưỡng cực nên học sinh thấy rõ mạch kiến thức xuyên suốt thay vì học rời rạc từng bài. Màn Nam châm thẳng cho kéo, xoay nam châm và dùng la bàn, đầu đo để khảo sát từ trường như bài Từ trường lớp 7. Màn Cuộn dây thu là trọng tâm của định luật Faraday: kéo nam châm qua cuộn dây có thể đổi số vòng và diện tích, bóng đèn chỉ sáng khi từ thông biến thiên, đứng yên thì tắt, kèm hoạt ảnh electron chạy trong dây dẫn theo đúng chiều dòng cảm ứng. Màn Nam châm điện cho thấy dòng điện một chiều hoặc xoay chiều tạo ra từ trường đổi cực theo dòng, lõi sắt làm từ trường mạnh hẳn lên. Màn Máy biến áp minh hoạ vì sao máy biến áp chỉ chạy được với điện xoay chiều và tỉ số điện áp U2/U1 xấp xỉ tỉ số vòng dây N2/N1 khi hai cuộn ghép sát lõi sắt chung, kéo cuộn thứ cấp ra xa thì tỉ số sai lệch dần. Màn Máy phát điện dùng dòng nước quay nam châm trước cuộn dây, cho ra suất điện động xoay chiều tỉ lệ với tốc độ quay, số vòng dây và độ mạnh nam châm. Ở màn Máy phát điện với lưu lượng nước 100%, 3 vòng dây và nam châm 80%, suất điện động cực đại xấp xỉ 5,7 mV theo đúng công thức e = N·B·S·ω (ở lưu lượng mặc định 60% còn khoảng 3,4 mV); ở màn Máy biến áp mặc định (4 vòng sơ cấp, 8 vòng thứ cấp, cuộn thứ cấp ghép sát lõi), điện áp thứ cấp gấp đúng 2 lần điện áp sơ cấp, bằng tỉ số vòng dây N2/N1. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao nam châm đứng yên trong cuộn dây thu thì bóng đèn không sáng? – Máy biến áp có chạy được với nguồn điện một chiều không? Vì sao? – Nêu ba cách làm suất điện động của máy phát điện trong mô phỏng lớn hơn.