Ηλεκτρομαγνητισμός
Πεδίο πηνίου
Δύο δοκιμαστικά φορτία: μέσα στο πηνίο F_B ≠ 0· έξω F_B = 0. Επίλεξε καθένα για σύγκριση.
Πεδίο πηνίου — διαδραστική προσομοίωση Ηλεκτρομαγνητισμός. Δύο δοκιμαστικά φορτία: μέσα στο πηνίο F_B ≠ 0· έξω F_B = 0. Επίλεξε καθένα για σύγκριση. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.
Πεδίο πηνίου
Μέσα στο πηνίο B ≈ μ₀(N/L)I — ομοιόμορφα βέλη κατά τον άξονα.
Ένα πηνίο με N σπείρες σε μήκος L και ένταση I παράγει σχεδόν ομοιόμορφο B ≈ μ₀(N/L)I κατά τον άξονά του μέσα στο πηνίο. Οι γραμμές πεδίου τρέχουν μέσα από το εσωτερικό και επανέρχονται έξω — όπως ράβδος μαγνήτη. Αύξησε το I ή την πυκνότητα σπειρών και δες τα εσωτερικά βέλη B να μεγαλώνουν στην ένδειξη.
- B ≈ μ₀NI/L
- Ομοιόμορφο στο εσωτερικό
Σύνοψη έρευνας
Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο
Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.
Βασική ερώτηση
Πηνίο (σφιχτά τυλιγμένο πηνίο) μεταφέρει ένταση μέσα από τις πολλές σπείρες του. Αν αυξήσεις την ένταση, η ένταση του εσωτερικού πεδίου κλιμακώνεται ευθέως ανάλογα;
Προβλέψεις προς σταθμίσει
- Το πεδίο μεγαλώνει ταχύτερα από την ένταση, αφού η συνεισφορά κάθε σπείρας αθροίζεται.
- Ναι — το εσωτερικό πεδίο είναι ευθέως ανάλογο της έντασης.
- Το εσωτερικό πεδίο δεν εξαρτάται από την ένταση.
Ρόλοι μεταβλητών
Τι ρυθμίζεις:
- Ένταση πηνίου I (A)
Τι μετράς:
- Εσωτερικό πεδίο B (mT)
Πώς εκτελείται η έρευνα
- Άνοιξε την προεπιλογή solenoid-field και πάτησε Επαναφορά. Το πηνίο έχει 400 σπείρες σε μήκος 0.45 m.
- Ενεργοποίησε την ένδειξη έντασης εσωτερικού πεδίου.
- Ρύθμισε την ένταση πηνίου για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την ένταση εσωτερικού πεδίου.
Κυρίαρχη εξίσωση
Εσωτερικό πεδίο πηνίου — B = μ₀(N/L)I
Μεγάλο, σφιχτά τυλιγμένο πηνίο παράγει σχεδόν ομοιόμορφο εσωτερικό μαγνητικό πεδίο καθορισμένο από την πυκνότητα σπειρών και την ένταση: B = μ₀NI/L, όπου N είναι ο συνολικός αριθμός σπειρών και L το μήκος του πηνίου.
Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας
- Για μία δοκιμή, υπολόγισε B = μ₀NI/L χρησιμοποιώντας μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m. Σύγκρινε με τον πίνακα.
- Εξήγησε γιατί το εσωτερικό πεδίο εξαρτάται από τον αριθμό σπειρών ανά μονάδα μήκους (N/L), όχι από τις σπείρες και το μήκος χωριστά — μεγαλύτερο πηνίο με αναλογικά περισσότερες σπείρες δίνει το ίδιο πεδίο.
Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο
- Ένας ηλεκτρομαγνήτης (όπως σε γερανό διαλυτηρίου) είναι ουσιαστικά πηνίο τυλιγμένο γύρω από σιδερένιο πυρήνα, που μπορεί να πολλαπλασιάσει το πεδίο κατά παράγοντα εκατοντάδων ή χιλιάδων (η υψηλή διαπερατότητα του πυρήνα). Εξήγησε γιατί απλό πηνίο με πυρήνα αέρα όπως αυτό παράγει πολύ ασθενέστερο πεδίο για την ίδια ένταση και σπείρες.
- Έξω από ιδανικό πηνίο, το μαγνητικό πεδίο είναι κοντά στο μηδέν, σε αντίθεση με το πεδίο μονού σύρματος που επεκτείνεται προς τα έξω από αυτό. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας τα πεδία των πολλών επιμέρους σπειρών, γιατί τα πεδία από αντίθετες πλευρές του πηνίου αναιρούνται σε μεγάλο βαθμό έξω αλλά ενισχύονται μέσα.
- 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
- Καλώς όρισες στο Πεδίο πηνίου
- Επίλεξε το πηνίο
- Πάτησε Αναπαραγωγή
- Πεδίο μέσα σε πηνίο
- Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
- Το κατάφερες!
Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.
Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →