Elektromagnetismus
Stromführender Draht
B-Pfeile zirkulieren um den Draht; erhöhe Strom I und lies B in mT.
Stromführender Draht — interaktive Elektromagnetismus-Simulation. B-Pfeile zirkulieren um den Draht; erhöhe Strom I und lies B in mT. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Magnetfeld eines Drahtes
B-Pfeile kreisen um den Draht; erhöhe Strom I und lies B in mT.
B-Pfeile kreisen um den Draht; erhöhe Strom I und lies B in mT.
- B ∝ I/r
- Rechte-Hand-Regel
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Ein gerader Draht führt einen konstanten Strom. Wenn Sie einen Testpunkt weiter vom Draht entfernen, nimmt die magnetische Feldstärke dann genauso ab wie das Feld einer elektrischen Ladung?
Vorhersagen zum Abwägen
- Ja – es handelt sich um einen einfachen 1/r²-Abfall, genau wie bei einer Punktladung.
- Das Feld hängt nicht vom Abstand zum Draht ab.
- Nein – das Feld eines stromführenden Drahtes fällt anders ab als das einer Punktladung, da Strom eine ausgedehnte (Linien-)Quelle und kein Punkt ist.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Senkrechter Abstand d (m)
Was Sie messen:
- Feldstärke |B_z| (µT)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Drahtfeldvoreinstellung und drücken Sie Zurücksetzen. Der Draht führt einen festen Strom von 8 A über ein 4.8 m-Segment.
- Aktivieren Sie die Feldstärkeanzeige.
- Stellen Sie für jeden Versuch den senkrechten Abstand vom Mittelpunkt des Drahtes ein und zeichnen Sie die Feldstärke auf.
Maßgebende Gleichung
Feld eines endlichen stromführenden Drahtes — B = μ₀I/(2πr)
Das Biot-Savart-Gesetz, integriert entlang eines endlichen geraden Drahtes, ergibt ein Magnetfeld, das den Draht umkreist und durch die gleiche interpolierende Form wie eine endliche Ladungslinie sowohl vom senkrechten Abstand als auch von der Länge des Drahtes abhängt.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) unter Verwendung von μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Vergleichen Sie die Form dieser Formel mit der Formel für das elektrische Feld des Linienladungsexperiments. Erklären Sie, warum sowohl ein endlicher geladener Stab als auch ein endlicher stromführender Draht Felder mit der gleichen Abstandsabhängigkeit erzeugen – nahe 1/d in der Nähe des Drahtes, näher bei 1/d² weit entfernt.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Für einen idealisierten unendlichen Draht vereinfacht sich das Feld zum klassischen B = μ₀I/(2πd) – ein sauberer 1/d-Falloff. Bei welchem Abstand im Vergleich zur 4.8 m-Länge dieses Drahtes würden Sie erwarten, dass die Finite-Draht-Formel dieses Experiments dieser Approximation für unendliche Drähte weitgehend entspricht?
- Eine Kompassnadel, die in der Nähe eines stromführenden Drahtes platziert wird, wird abgelenkt, um sich an das Magnetfeld des Drahtes anzupassen. Erklären Sie mithilfe der Rechte-Hand-Regel, warum das Feld um den Draht kreist und nicht wie ein elektrisches Feld radial nach außen zeigt.
- 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
- Willkommen beim Drahtfeld
- Draht auswählen
- Abspielen drücken
- B-Feld um einen Draht
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.