Magnetfeltet fra en strømførende ledning

1 · Forudsig

En lige ledning fører en jævn strøm. Når du flytter et testpunkt længere væk fra ledningen, aftager magnetfeltstyrken så på samme måde som en elektrisk ladnings felt?

• Ja — det er et simpelt 1/r²-fald, lige som en punktladning.
• Feltet afhænger ikke af afstanden fra ledningen.
• Nej — en strømførende lednings felt aftager anderledes end en punktladnings, da strøm er en udstrakt (linje-)kilde, ikke et punkt.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen wire-field, og tryk på Nulstil. Ledningen fører en fast strøm på 8 A over et 4.8 m langt stykke.
2. Slå feltstyrkeaflæsningen til.
3. Indstil vinkelret afstand fra ledningens midtpunkt for hvert forsøg, og notér feltstyrken.

3 · Saml data

Afbild |B_z| (y-aksen) mod 1/d (x-aksen) for dine tre forsøg. Ser det mere lineært ud end ved afbildning mod 1/d²?

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) med μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Sammenlign med tabellen.
2. Sammenlign denne formels form med line-charge-eksperimentets formel for det elektriske felt. Forklar, hvorfor både en endelig ladnet stang og en endelig strømførende ledning producerer felter med samme slags afstandsafhængighed — tæt på 1/d nær ledningen, tættere på 1/d² langt væk.

5 · Udvid

1. For en idealiseret uendelig ledning forenkles feltet til det klassiske B = μ₀I/(2πd) — et rent 1/d-fald. Ved hvilken afstand sammenlignet med denne lednings 4.8 m længde ville du forvente, at dette eksperiments formel for en endelig ledning nøje matcher tilnærmelsen for en uendelig ledning?
2. En kompasnål anbragt nær en strømførende ledning slår ud for at stille sig langs ledningens magnetfelt. Forklar ud fra højrehåndsreglen, hvorfor feltet cirkler omkring ledningen i stedet for at pege radialt udad, som et elektrisk felt ville.

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark