Magnetické pole drátu s proudem

1 · Predikuj

Přímý drát nese stálý proud. Když vzdálíš zkušební bod dál od drátu, klesá intenzita magnetického pole stejně jako pole elektrického náboje?

• 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.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu wire-field a stiskni Resetovat. Drát nese pevný proud 8 A přes úsek 4.8 m.
2. Zapni odečet intenzity pole.
3. Nastav kolmou vzdálenost od středu drátu pro každý pokus a zapiš intenzitu pole.

3 · Sbírej data

Vynes |B_z| (osa y) proti 1/d (osa x) pro své tři pokusy. Vypadá lineárněji než vykreslení proti 1/d²?

4 · Analyzuj

1. 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.
2. 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.

5 · Rozšiř

1. 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?
2. 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.

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky