آزمایشگاه آزاد؛ بدون نیاز به ورود
القای الکترومغناطیسی؛ سرعت آهنربا و ولتاژ سیم‌پیچ
وقتی آهنربا از وسط سیم‌پیچ می‌گذره، شار مغناطیسی هر دور تغییر می‌کنه و ولتاژ القا می‌شه. سرعت، تعداد دورها و قدرت آهنربا رو عوض کن و نمودار رو دنبال کن.
آزمایش رو شروع کناول آهنربا رو ثابت نگه دار و حدس بزن ولتاژ چی می‌شه. بعد سرعت، تعداد دورها یا قدرت آهنربا رو تغییر بده، اجرا رو بزن و بیشینه‌ی ولتاژ رو مقایسه کن.
آزمایشگاه در حال آماده شدنه…
حالا خودت امتحان کن
هر بار فقط یک چیز رو تغییر بده تا اثرش رو ببینی. قبل از اجرا، نتیجه رو حدس بزن.
آهنربا رو ثابت نگه دار
تعداد دورها رو ۲۰۰ و آهنربا رو ضعیف بذار. سرعت رو یک‌بار صفر و بار بعد ۲ متر بر ثانیه کن.
حدست چیه؟ وقتی آهنربا ثابت باشه، با وجود شار مغناطیسی، ولتاژی القا می‌شه؟
توضیح نتیجه رو ببین
با سرعت صفر، شار کل در مرکز ۴ میلی‌وبره ولی آهنگ تغییر شار و ولتاژ القایی صفره. با سرعت ۲ متر بر ثانیه، بیشینه‌ی ولتاژ حدود ۲۲۸٫۷۴ میلی‌ولت و بیشینه‌ی آهنگ تغییر شار هر دور حدود ۱٫۱۴ میلی‌وبر بر ثانیه می‌شه.
تعداد دورهای سیم‌پیچ رو سه برابر کن
سرعت رو ۲ متر بر ثانیه و آهنربا رو ضعیف بذار. تعداد دورها رو یک‌بار ۱۰۰ و بار بعد ۳۰۰ انتخاب کن.
حدست چیه؟ با سه برابر شدن دورها، بیشینه‌ی ولتاژ و آهنگ تغییر شار هر دور چه تغییری می‌کنن؟
توضیح نتیجه رو ببین
بیشینه‌ی ولتاژ از حدود ۱۱۴٫۳۷ به ۳۴۳٫۱۱ میلی‌ولت می‌رسه و شار کل از ۲ به ۶ میلی‌وبر زیاد می‌شه. آهنگ تغییر شار هر دور حدود ۱٫۱۴ میلی‌وبر بر ثانیه می‌مونه؛ تعداد دورها ولتاژ کل سیم‌پیچ رو بیشتر می‌کنه، نه نرخ تغییر شار هر دور رو.
آهنربای قوی‌تر رو امتحان کن
سرعت رو ۲ متر بر ثانیه و تعداد دورها رو ۲۰۰ بذار. قدرت آهنربا رو از ضعیف به قوی تغییر بده.
حدست چیه؟ اگر شار هر دور سه برابر بشه، بیشینه‌ی ولتاژ و شار کل چطور تغییر می‌کنن؟
توضیح نتیجه رو ببین
در مدل، آهنربای قوی سه برابر شار داره. با تغییرش، بیشینه‌ی ولتاژ از حدود ۲۲۸٫۷۴ به ۶۸۶٫۲۱ میلی‌ولت، شار کل از ۴ به ۱۲ میلی‌وبر و آهنگ تغییر شار هر دور از حدود ۱٫۱۴ به ۳٫۴۳ میلی‌وبر بر ثانیه می‌رسه.
پشت این حرکت چه خبره؟
چرا آهنربای ثابت ولتاژ القا نمی‌کنه؟
آهنربای ثابت هنوز شار مغناطیسی از سیم‌پیچ می‌فرسته، اما شار عوض نمی‌شه. در این مدل وقتی آهنربا حرکت می‌کنه، شار تغییر می‌کنه و ولتاژ القایی به وجود می‌آد؛ پس وجود شار به‌تنهایی کافی نیست.
قانون فاراده چه چیزی رو به هم وصل می‌کنه؟
EMF = -N*dPhi/dt
بیشینه‌ی ولتاژ به تعداد دورها و آهنگ تغییر شار در هر دور بستگی داره. حرکت سریع‌تر، شار رو سریع‌تر عوض می‌کنه؛ دورهای بیشتر هم ولتاژ کل سیم‌پیچ رو بالا می‌برن.
چرا علامت ولتاژ عوض می‌شه؟
وقتی آهنربا نزدیک می‌شه، شار زیاد می‌شه و ولتاژ نمودار یک علامت داره؛ بعد از رد شدن از مرکز، شار کم می‌شه و علامت ولتاژ برمی‌گرده. علامت منفی قانون فاراده جهت مخالفت القا با تغییر شار رو نشان می‌ده.
شار کل سیم‌پیچ با شار یک دور چه فرقی داره؟
peakFluxLinkage = N*peakFluxPerTurn
شار کل یا پیوند شار، شار هر دور ضرب در تعداد دورهاست. برای آهنربای ضعیف در مرکز مسیر، شار هر دور ۰٫۰۲ میلی‌وبره؛ در ۲۰۰ دور، شار کل ۴ میلی‌وبر می‌شه.
سؤالت رو بپرس، جوابش رو هم ببین
وقتی توی چت دربارهٔ یک مفهوم درس می‌خونی، دستیار هوش مصنوعی می‌تونه شبیه‌سازی مرتبط رو کنار توضیحش نشون بده. پارامترها رو تغییر می‌دی و با کمک توضیح بعدی، نتیجه رو بهتر می‌فهمی.
شروع یادگیری با چتبرای ادامه در چت، وارد مسیر شروع و ورود می‌شی. نتیجهٔ این آزمایش به چت منتقل نمی‌شه.
نمونهٔ نمایشی از آموزش در چت
چرا وقتی آهنربا از وسط سیم‌پیچ رد می‌شه، علامت ولتاژ عوض می‌شه؟
هنگام نزدیک شدن، شارِ عبوری از هر دور زیاد می‌شه؛ بعد از گذشتن از مرکز، شار کم می‌شه. چون جهت تغییر شار برمی‌گرده، علامت ولتاژ هم عوض می‌شه. خود آهنربا در مرکز بیشترین شار رو می‌سازه، اما همان لحظه نرخ تغییر شار و ولتاژ صفره.
سؤال‌های رایج
اگر آهنربا ثابته ولی شار هست، چرا ولتاژ صفره؟
ولتاژ القایی به تغییر شار بستگی داره، نه فقط به وجود شار. آهنربای ثابت در این مدل شار ثابتی می‌سازه، پس آهنگ تغییر شار و ولتاژ صفر می‌شن.
زیاد کردن دورها شار هر دور رو سریع‌تر تغییر می‌ده؟
نه؛ نرخ تغییر شار هر دور با سرعت حرکت و قدرت آهنربا تعیین می‌شه. دورهای بیشتر این نرخ رو جمع می‌کنن و بیشینه‌ی ولتاژ کل سیم‌پیچ رو بالا می‌برن.
علامت مثبت یا منفی نمودار یعنی چه؟
علامت جهت ولتاژ القایی رو نشان می‌ده: هنگام نزدیک شدن و دور شدن آهنربا، جهت تغییر شار برعکس می‌شه و ولتاژ هم علامت عوض می‌کنه. این مدل جریان مدار رو حساب نمی‌کنه.
آهنربای قوی در این مدل چقدر شار بیشتری داره؟
شار اوج هر دور برای حالت قوی ۰٫۰۶ و برای حالت ضعیف ۰٫۰۲ میلی‌وبره، پس سه برابر می‌شه. این دو مقدار فرض‌های آموزشی همین مدل هستن.
بیشینه‌ی ولتاژ یعنی همین‌قدر جریان داریم؟
نه؛ ابزار ولتاژ القایی رو حساب می‌کنه، اما مقاومت سیم و مدار رو نداره تا جریان رو به دست بیاره. برای جریان باید ویژگی‌های مدار هم مشخص باشن.