חוק פאראדיי (Faraday Law)

 

מטרת ההדמיה

הבנת מושגים הקשורים בשדה מגנטי הנוצר סביב מגנט ישר: קווי השדה, עוצמת השדה בכל נקודה, כיוון השדה, וכו'. הדמיה זו מתאימה כהדגמה על הלוח בזמן הוראה ראשונית של תנועה יחסית בין מגנט לסליל.

 

קישור להדמיה

http://stwww.weizmann.ac.il/ptc/applets/faraday-mx.swf

סוג הקובץ

Flash

להורדת Flash Player לחצו כאן

 

מקור ההדמיה

PhET – Physics Education Technology, University of Colorado, Boulder

להנחיות כלליות לשימוש בהדמיות PhET לחצו כאן

 

הסעיף המתאים בסילבוס להדמיה

שדה מגנטי והשראות:

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

4.1

שדות מגנטיים של מגנטים וזרמים

- האופי הווקטורי של השדה המגנטי.

- זיהוי השדה המגנטי בנקודה.

-  השוואה בין קווי השדה המגנטי לבין קווי השדה האלקטרוסטטי.

 

- מיפוי שדות מגנטיים בעזרת מצפן.

2

4.2

השפעת השדה המגנטי על זרם, עצמת השדה המגנטי

- השדה המגנטי מפעיל כוח על מטענים נעים.

- כיוון הכוח המגנטי.

- תלות  הכוח המגנטי בפרמטרים.

- הגדרת עצמת השדה המגנטי והשוואה להגדרת עצמת השדה החשמלי
.

 

 

 

 

- תלות הכוח המגנטי בפרמטרים, ניסוי והדמיית מחשב
.

3

4.3

הקשר בין השדה המגנטי ומקורותיו: בקרבת תיל ארוך מאוד, במרכז כריכה מעגלית, בסילונית

- הזרם כמקור השדה המגנטי.

- חוק אמפר.

- הקשרים בין השדות המגנטיים והזרמים בקרבת: תיל ישר ארוך, במרכז כריכה מעגלית, בסילונית.

 

 

 

 

 

 

- מדידת השדה המגנטי בתוך סילונית (מאזני זרם).

- גלוונומטר טנגנטי
.

5

 

נושא

פירוט

נוסחאות

פעילויות מומלצות

שעות

5.1

כא"מ מושרה, חוק פרדיי וחוק לנץ

-     כא"מ הנוצר בין קצות מוליך הנע בשדה מגנטי אחיד - הסבר בעזרת כוח לורנץ.

-     כא"מ הנוצר בלולאה כתוצאה מתנועתה יחסית לשדה מגנטי.

-     שטף מגנטי דרך משטח.

-     חוק פרדיי.

-     כא"מ הנוצר בלולאה כתוצאה משינוי בזמן של השדה המגנטי.

-     חוק לנץ וקביעת כיוון הזרם המושרה.

-     חוק לנץ כנובע שימור אנרגיה.

 

 

 

 

 

 

-     הדגמת זרם מושרה בסליל הנע בקרבת מגנט.

-     מדידת B בעזרת סליל בוחן.

10


5.2 יישומים טכנולוגיים

-     גנרטור AC - הכא"מ המושרה בסליל הטבעתי המסתובב בשדה מגנטי.

 

 

3

 

שימוש בהוראה

  • כעזר בזמן הוראת הנושא (הקרנה על הלוח) של שדה מגנטי.
  • כשיעורי בית בייחוד כמשחק להגברת התעניינות התלמידים, יצירת אתגרים מחשבתיים.
  • כפעילות תלמידים.

(ראה קבצי דוגמאות של דפי פעילות, באנגלית, שפותחו על ידי מורים בארה"ב והורדו באישור מהאתר באוניברסיטת קולורדו).

 

הנחיות הפעלה

קיימים מעט פרמטרים אותם ניתן לשנות בהדמיה זו:

  • ניתן להציב במישור ההדמיה סליל אחד או שניים.
  • ניתן להפוך את כיוון המגנט.
  • ניתן להציג את קווי השדה המגנטי.
  • ניתן להניע את המגנט לעומת הסלילים הנייחים, ולראות את האפקט של הדלקת הנורית והמתח המושרה בסליל, כתוצאה מהתנועה היחסית בין המגנט לסליל, ונמדד על ידי מד המתח.

 

כפתורי הרצת ההדמיה

  • ברגע פתיחת ההדמיה כבר ניתן לראות את המגנט, אותו ניתן להניע, ואת אחד מהסלילים הקבועים.
  • ניתן להפוך את כיוון המגנט (Flip Magnet).
  • ניתן להראות 2 סלילים על המסך (2 Coils).

 

תצוגות ההדמיה

  • ניתן להציג את קווי השדה המגנטי (Show Field Lines).
  • את האפקט של הדלקת הנורית ניתן לראות רק באופן רגעי (כמו במציאות) ברגע שיש תנועה יחסית בין המגנט לסליל.

 

דוגמה למסך עם סליל אחד ועם קווי שדה מגנטי:

 

דוגמה למסך עם 2 סלילים ועם קווי שדה מגנטי:

 

ניתן להשוות את המתח המושרה כאשר המגנט נע בתוך הסליל, לעומת תנועתו בין הסלילים.

 

בדפי העבודה שהציעו המורים בארה"ב (קבצים מצורפים באנגלית), ניתן לראות דוגמאות של טבלאות נתונים שמבקשים מהתלמידים למלא, ניתן למצוא שאלות שכדאי לשאול את התלמידים: לפני הרצת ההדמיה, תוך כדי הפעילות, ואחרי הפעילות (מסקנות), וניתן גם לראות מערכי שיעור בנושא.

 

 

דפי פעילות באנגלית שפותחו באוניברסיטת קולורדו: 

 

  Lesson plan: Induction
  Lesson plan: Induction - School
  Lesson plan: Induction - College version
  Student Directions: Induction
  Student Directions: Induction - School
  Student Directions: Induction - College version
  Clicker Questions
  Clicker Questions - presentation