Μαγνητικό πεδίο σύρματος που μεταφέρει ένταση

1 · Πρόβλεψε

Ευθύγραμμο σύρμα μεταφέρει σταθερή ένταση. Καθώς απομακρύνεις δοκιμαστικό σημείο από το σύρμα, το μαγνητικό πεδίο πέφτει με τον ίδιο τρόπο που πέφτει το πεδίο ηλεκτρικού φορτίου;

• Ναι — είναι απλή πτώση 1/r², ίδια με σημειακό φορτίο.
• Το πεδίο δεν εξαρτάται από την απόσταση από το σύρμα.
• Όχι — το πεδίο σύρματος που μεταφέρει ένταση πέφτει διαφορετικά από σημειακού φορτίου, αφού η ένταση είναι εκτεταμένη (γραμμική) πηγή, όχι σημείο.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή wire-field και πάτησε Επαναφορά. Το σύρμα μεταφέρει σταθερή ένταση 8 A σε τμήμα 4.8 m.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη έντασης πεδίου.
3. Ρύθμισε την κάθετη απόσταση από το μέσο του σύρματος για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την ένταση πεδίου.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε το |B_z| (άξονας y) έναντι του 1/d (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Μοιάζει πιο γραμμικό από το να χαράξεις έναντι 1/d²;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) χρησιμοποιώντας μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Σύγκρινε το σχήμα αυτού του τύπου με τον τύπο ηλεκτρικού πεδίου του πειράματος line-charge. Εξήγησε γιατί πεπερασμένη φορτισμένη ράβδος και πεπερασμένο σύρμα που μεταφέρει ένταση παράγουν πεδία με το ίδιο είδος εξάρτησης απόστασης — κοντά σε 1/d κοντά στο σύρμα, πιο κοντά σε 1/d² μακριά.

5 · Επέκταση

1. Για ιδανικοποιημένο άπειρο σύρμα, το πεδίο απλοποιείται στο κλασικό B = μ₀I/(2πd) — καθαρή πτώση 1/d. Σε ποια απόσταση σε σύγκριση με το μήκος 4.8 m αυτού του σύρματος θα περίμενες τον τύπο πεπερασμένου σύρματος αυτού του πειράματος να ταιριάζει στενά με αυτή την προσέγγιση άπειρου σύρματος;
2. Βελόνα πυξίδας τοποθετημένη κοντά σε σύρμα που μεταφέρει ένταση εκτρέπεται για να ευθυγραμμιστεί με το μαγνητικό πεδίο του σύρματος. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας τον κανόνα δεξιού χεριού, γιατί το πεδίο κυκλοφορεί γύρω από το σύρμα αντί να δείχνει ακτινικά προς τα έξω όπως θα έκανε ηλεκτρικό πεδίο.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής