Μαγνητικό πεδίο μέσα σε πηνίο

1 · Πρόβλεψε

Πηνίο (σφιχτά τυλιγμένο πηνίο) μεταφέρει ένταση μέσα από τις πολλές σπείρες του. Αν αυξήσεις την ένταση, η ένταση του εσωτερικού πεδίου κλιμακώνεται ευθέως ανάλογα;

• 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.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή solenoid-field και πάτησε Επαναφορά. Το πηνίο έχει 400 σπείρες σε μήκος 0.45 m.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη έντασης εσωτερικού πεδίου.
3. Ρύθμισε την ένταση πηνίου για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την ένταση εσωτερικού πεδίου.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε την ένταση πεδίου B (άξονας y) έναντι της έντασης I (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η γραμμή ευθεία και περνά από την αρχή των αξόνων;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε B = μ₀NI/L χρησιμοποιώντας μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. 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.

5 · Επέκταση

1. 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.
2. 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.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής