Elektromagnetismus
Drát s proudem
Šipky B krouží kolem drátu; zvyš proud I a přečti B v mT.
Drát s proudem — interaktivní simulace Elektromagnetismus. Šipky B krouží kolem drátu; zvyš proud I a přečti B v mT. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Magnetické pole drátu
Šipky B krouží kolem drátu; zvyš proud I a přečti B v mT.
Dlouhý přímý drát nesoucí proud I vytváří kruhové čáry pole B kolem drátu (Ampérův zákon: B ∝ I/r). Pravidlo pravé ruky dává směr: palec podél I, prsty se stáčejí s B. Symboly ⊗/⊙ značí pole do/z stránky. Zvyš I a přečti B v mT v pevné vzdálenosti — zdvojnásobení I zdvojnásobí B.
- B ∝ I/r
- Pravidlo pravé ruky
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
Přímý drát nese stálý proud. Když vzdálíš zkušební bod dál od drátu, klesá intenzita magnetického pole stejně jako pole elektrického náboje?
Predikce k zvážení
- Ano — je to jednoduchý pokles 1/r², stejný jako u bodového náboje.
- Pole na vzdálenosti od drátu nezávisí.
- Ne — pole drátu s proudem klesá jinak než pole bodového náboje, protože proud je rozprostřený (čarový) zdroj, ne bodový.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Kolmá vzdálenost d (m)
Co měříš:
- Intenzita pole |B_z| (µT)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu wire-field a stiskni Resetovat. Drát nese pevný proud 8 A přes úsek 4.8 m.
- Zapni odečet intenzity pole.
- Nastav kolmou vzdálenost od středu drátu pro každý pokus a zapiš intenzitu pole.
Řídící rovnice
Pole konečného drátu s proudem — B = μ₀I/(2πr)
Biotův–Savartův zákon integrovaný podél konečného přímého drátu dává magnetické pole kroužící kolem drátu a závislé na kolmé vzdálenosti i délce drátu skrz tentýž interpolující tvar jako konečný čarový náboj.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) s μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Porovnej s tabulkou.
- Porovnej tvar tohoto vzorce se vzorcem elektrického pole experimentu line-charge. Vysvětli, proč konečná nabitá tyč i konečný drát s proudem produkují pole se stejným druhem závislosti na vzdálenosti — blízko 1/d u drátu, blíž 1/d² z dálky.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Pro idealizovaný nekonečný drát se pole zjednoduší na klasické B = μ₀I/(2πd) — čistý pokles 1/d. Ve jaké vzdálenosti vzhledem k délce 4.8 m tohoto drátu bys čekal, že vzorec konečného drátu tohoto experimentu se těsně přiblíží té nekonečnodrátové aproximaci?
- Střelka kompasu poblíž drátu s proudem se vychýlí, aby se zarovnala s magnetickým polem drátu. Vysvětli pomocí pravidla pravé ruky, proč pole krouží kolem drátu místo paprskového vyzařování ven jako elektrické pole.
- 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 drátu
- Vyber drát
- Stiskni Spustit
- Pole B kolem drátu
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →