Elektromagnetism

Solenoidi väli

Kaks testlaengut: spooli sees F_B ≠ 0; väljas F_B = 0. Vali mõlemad, et võrrelda.

Solenoidi väli — interaktiivne Elektromagnetism simulatsioon. Kaks testlaengut: spooli sees F_B ≠ 0; väljas F_B = 0. Vali mõlemad, et võrrelda. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Solenoidi väli

Solenoidi sees B ≈ μ₀(N/L)I — ühtlased nooled mööda telge.

Solenoid N keerde pikkusel L ja vooluga I tekitab spooli sees telje suunas peaaegu ühtlase B ≈ μ₀(N/L)I. Väljajooned jooksevad sisemusest läbi ja väljaspool tagasi — nagu tangantt. Suurenda I või keerutihedust ja vaata, kuidas sisemised B nooled näidus kasvavad.

• B ≈ μ₀NI/L
• Sees ühtlane

Uurimise kokkuvõte

Planeeri küsimus enne labori avamist

Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.

Juhtküsimus

Solenoid (tihedalt mähis) kannab voolu läbi oma paljude keerduste. Kui sa suurendad voolu, kas sisem väljatugevus skaleerub otseses proportsioonis?

Kaalutavad ennustused

• Väli kasvab kiiremini kui vool, sest iga keeru panus kuhjub.
• Jah — sisemväli on vooluga otseselt võrdeline.
• Sisemväli ei sõltu voolust.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Mähise vool I (A)

Mida sa mõõdad:

• Sisemväli B (mT)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava solenoidi välja eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Solenoidil on 400 keerdust üle 0,45 m pikkuse.
2. Lülita sisse sisem väljatugevuse näit.
3. Sea iga katse jaoks mähise vool ja kirjuta üles sisem väljatugevus.

Juhtiv võrrand

Solenoidi sisemväli — B = μ₀(N/L)I

Pikk, tihedalt mähitud solenoid tekitab peaaegu ühtlase sisem magnetvälja, mille määravad tema keerustihedus ja vool: B = μ₀NI/L, kus N on keerude koguarv ja L solenoidi pikkus.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses B = μ₀NI/L, kasutades μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m. Võrdle tabeliga.
• Selgita, miks sisemväli sõltub keerustihedusest (N/L), mitte keerustest ja pikkusest eraldi — pikem solenoid võrdeliselt rohkemate keerudega annab sama välja.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Elektromagnet (nagu prügiaia kraanas) on sisuliselt solenoid, mähitud ümber rauatuumani, mis võib välja kordistada sadade või tuhandete võrra (tuum kõrge läbitavusega). Selgita, miks lihtne õhktuuma solenoid nagu see teeb sama voolu ja keerude jaoks palju nõrgema välja.
• Ideaalsete solenoidi väljaspool on magnetväli nulli lähedal, erinevalt üksiku juhtme väljast, mis ulatub temast välja. Selgita paljude üksikute keerude välju kasutades, miks mähise vastaskülgede väljad tühistavad väljaspool suuresti, aga sissepoole tugevdavad.

• 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

1. Tere tulemast solenoidi välja juurde
2. Vali solenoid
3. Vajuta Esita
4. Väli solenoidi sees
5. Ava Omaduste paneel
6. Said hakkama!

Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.

Ava interaktiivne labor →

Laadi tööleht alla →

Voolude tekitatud magnetväljad