Магнитно поле на жица с ток

1 · Предскажи

Права жица носи постоянен ток. Докато местиш пробна точка по-надалеч от жицата, спада ли силата на магнитното поле по същия начин, както полето на електрически заряд?

• Да — прост спад 1/r², същ като точков заряд.
• Полето не зависи от разстоянието от жицата.
• Не — полето на жица с ток спада различно от това на точков заряд, понеже токът е разпределен (линеен) източник, не точков.

2 · Постановка

1. Отвори настройката поле на жица и натисни Нулирай. Жицата носи фиксиран ток 8 A по участък 4.8 m.
2. Включи показанието за сила на полето.
3. Задай перпендикулярното разстояние от средата на жицата за всеки опит и запиши силата на полето.

3 · Събери данни

Чертай |B_z| (ос y) спрямо 1/d (ос x) за трите си опита. Изглежда ли по-линейно, отколкото чертането спрямо 1/d²?

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) с μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Сравни с таблицата.
2. Сравни формата на тази формула с формулата за електрическото поле от експеримента линеен заряд. Обясни защо и краен зареден прът, и крайна жица с ток произвеждат полета със същия тип зависимост от разстоянието — близо до 1/d близо до проводника, по-близо до 1/d² далеч.

5 · Надгради

1. За идеализирана безкрайна жица полето се опростява до класическото B = μ₀I/(2πd) — чист спад 1/d. На какво разстояние спрямо дължината 4.8 m на тази жица би очаквал формулата за крайна жица от този експеримент да съответства отблизо на приближението за безкрайна жица?
2. Компасна стрелка, поставена близо до жица с ток, се отклонява, за да се подравни с магнитното поле на жицата. Обясни, с правилото на дясната ръка, защо полето обикаля около жицата, вместо да сочи радиално навън, както би направило електрическото поле.

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат