Elektromagnetismus
Pole solenoidu
Dva zkušební náboje: uvnitř cívky F_B ≠ 0; vně F_B = 0. Vyber každý a porovnej.
Pole solenoidu — interaktivní simulace Elektromagnetismus. Dva zkušební náboje: uvnitř cívky F_B ≠ 0; vně F_B = 0. Vyber každý a porovnej. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Pole solenoidu
Uvnitř solenoidu B ≈ μ₀(N/L)I — stejnoměrné šipky podél osy.
Solenoid s N závity na délce L a proudem I vytváří přibližně homogenní B ≈ μ₀(N/L)I podél osy uvnitř cívky. Indukční čáry probíhají interiérem a navracejí se ven — jako tyčový magnet. Zvyš I nebo hustotu závitů a sleduj růst vnitřních šipek B v odečtu.
- B ≈ μ₀NI/L
- Uvnitř homogenní
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Solenoid (těsně vinutá cívka) nese proud svými mnoha závity. Když zvětšíš proud, roste vnitřní intenzita pole přímo úměrně?
Predikce k zvážení
- Pole roste rychleji než proud, protože příspěvek každého závitu se násobí.
- Ano — vnitřní pole je přímo úměrné proudu.
- Vnitřní pole na proudu nezávisí.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Proud cívkou I (A)
Co měříš:
- Vnitřní pole B (mT)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu solenoid-field a stiskni Resetovat. Solenoid má 400 závitů přes délku 0.45 m.
- Zapni odečet vnitřní intenzity pole.
- Nastav proud cívky pro každý pokus a zapiš vnitřní intenzitu pole.
Řídící rovnice
Vnitřní pole solenoidu — B = μ₀(N/L)I
Dlouhý, těsně vinutý solenoid produkuje téměř homogenní vnitřní magnetické pole dané hustotou závitů a proudem: B = μ₀NI/L, kde N je celkový počet závitů a L délka solenoidu.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti B = μ₀NI/L s μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m. Porovnej s tabulkou.
- Vysvětli, proč vnitřní pole závisí na počtu závitů na jednotku délky (N/L), ne na závitech a délce odděleně — delší solenoid s úměrně víc závity dává stejné pole.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Elektromagnet (jako na vrtně šrotiště) je v podstatě solenoid omotaný kolem železného jádra, které může pole násobit činitelem stovek až tisíců (vysoká permeabilita jádra). Vysvětli, proč čistý solenoid s vzduchovým jádrem jako tento produkuje mnohem slabší pole při stejném proudu a závitech.
- Mimo ideální solenoid je magnetické pole blízko nuly, na rozdíl od pole jediného drátu, které se rozprostírá ven z něj. Vysvětli pomocí polí mnoha jednotlivých závitů, proč pole z opačných stran cívky se venku z velké části ruší, ale uvnitř se zesilují.
- AP Physics 2 — Unit 12: Magnetism and Electromagnetism
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 12: Magnetic Fields and Electromagnetism
- IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- Middle School Physical Science — Electric and magnetic force strength
- Middle School Physical Science — Fields without contact
- Vítej v Poli solenoidu
- Vyber solenoid
- Stiskni Spustit
- Pole uvnitř solenoidu
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →