Magnetfeltet inde i en solenoide

1 · Forudsig

En solenoide (en tæt viklet spole) fører strøm gennem sine mange vindinger. Hvis du øger strømmen, skalerer feltstyrken indeni så direkte proportionalt?

• 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.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen solenoid-field, og tryk på Nulstil. Solenoiden har 400 vindinger over en længde på 0.45 m.
2. Slå aflæsningen af indre feltstyrke til.
3. Indstil spolestrømmen for hvert forsøg, og notér den indre feltstyrke.

3 · Saml data

Afbild feltstyrke B (y-aksen) mod strøm I (x-aksen) for dine tre forsøg. Er linjen ret og går gennem nulpunktet?

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg B = μ₀NI/L med μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m. Sammenlign med tabellen.
2. 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.

5 · Udvid

1. 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.
2. 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.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark