Elektromagnetisme
solenoidefelt
To prøveladninger: inde i spolen er F_B ≠ 0; udenfor er F_B = 0. Vælg hver af dem for at sammenligne.
solenoidefelt — interaktiv Elektromagnetisme-simulation. To prøveladninger: inde i spolen er F_B ≠ 0; udenfor er F_B = 0. Vælg hver af dem for at sammenligne. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
solenoidefelt
Indeni solenoiden er B ≈ μ₀(N/L)I — ensartede pile langs aksen.
En solenoide med N viklinger over længden L og strøm I producerer et tilnærmelsesvis ensartet B ≈ μ₀(N/L)I langs sin akse indeni spolen. Feltlinjer løber gennem det indre og sløjfer tilbage udenfor — som en stavmagnet. Forøg I eller viklingstætheden, og se de indre B-pile vokse i aflæsningen.
- B ≈ μ₀NI/L
- Ensartet indeni
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
En solenoide (en tæt viklet spole) fører strøm gennem sine mange vindinger. Hvis du øger strømmen, skalerer feltstyrken indeni så direkte proportionalt?
Forudsigelser at afveje
- Feltet vokser hurtigere end strømmen, da bidragene fra vindingerne lægges sammen.
- Ja — feltet indeni er direkte proportionalt med strømmen.
- Feltet indeni afhænger ikke af strømmen.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Spoelstrøm I (A)
Det, du måler:
- Indre felt B (mT)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen solenoid-field, og tryk på Nulstil. Solenoiden har 400 vindinger over en længde på 0.45 m.
- Slå aflæsningen af indre feltstyrke til.
- Indstil spolestrømmen for hvert forsøg, og notér den indre feltstyrke.
Styrende ligning
Feltet inde i solenoiden — B = μ₀(N/L)I
En lang, tæt viklet solenoide producerer et næsten uniformt indre magnetfelt bestemt af sin vindingstæthed og strøm: B = μ₀NI/L, hvor N er det samlede antal vindinger, og L er solenoidens længde.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for ét forsøg B = μ₀NI/L med μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m. Sammenlign med tabellen.
- Forklar, hvorfor det indre felt afhænger af antallet af vindinger pr. længdeenhed (N/L), ikke af vindingerne og længden hver for sig — en længere solenoide med proportionalt flere vindinger giver samme felt.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- En elektromagnet (som i en skroplagerkran) er i grunden en solenoide viklet om en jernkerne, som kan multiplicere feltet med en faktor hundreder eller tusinder (kernens høje permeabilitet). Forklar, hvorfor en almindelig solenoide med luftkerne som denne producerer et meget svagere felt ved samme strøm og vindinger.
- Uden for en ideal solenoide er magnetfeltet tæt på nul, i modsætning til en enkelt lednings felt, som strækker sig udad fra den. Forklar ud fra de mange enkeltvindingers felter, hvorfor felterne fra spolens modsatte sider stort set ophæver hinanden udenfor men forstærker hinanden indeni.
- 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
- Velkommen til Solenoidefelt
- Vælg solenoiden
- Tryk på Afspil
- Felt indeni en solenoide
- Åbn egenskabspanelet
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →