Elektromagnetism

Voolu kandev juhe

B noolid ringlevad juhtme ümber; tõsta voolu I ja loe B mT-des.

Voolu kandev juhe — interaktiivne Elektromagnetism simulatsioon. B noolid ringlevad juhtme ümber; tõsta voolu I ja loe B mT-des. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Juhtme magnetväli

B noolid ringlevad juhtme ümber; tõsta voolu I ja loe B mT-des.

Pikk sirge voolu I kandev juhe tekitab ümber juhtme ringikujulised B-välja jooned (Ampère'i seadus: B ∝ I/r). Parem käe reegel annab suuna: pöial mööda I, sõrmed looklevad B-ga. ⊗/⊙ sümbolid märgivad välja lehe sisse/välja. Tõsta I ja loe B mT-des fikseeritud kaugusel — I kahekordistamine kahekordistab B.

• B ∝ I/r
• Parema käe reegel

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

Sirge juhe kannab ühtlast voolu. Kui sa liigutad testpunkti juhtmest kaugemale, kas magnetvälja tugevus kahaneb samal viisil kui elektrilaengu väli?

Kaalutavad ennustused

• Jah — see on lihtne 1/r² kahanemine, sama kui punktilaengul.
• Väli ei sõltu kaugusest juhtmest.
• Ei — voolu juhtiva juhtme väli kahaneb teistmoodi kui punktilaengu oma, sest vool on laiendatud (joon-) allikas, mitte punkt.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Ristkaugus d (m)

Mida sa mõõdad:

• Väljatugevus |B_z| (µT)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava juhtme välja eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Juhe kannab fikseeritud voolu 8 A üle 4,8 m lõigu.
2. Lülita sisse väljatugevuse näit.
3. Sea iga katse jaoks ristkaugus juhtme keskpunktist ja kirjuta üles väljatugevus.

Juhtiv võrrand

Lõpliku voolu juhtiva juhtme väli — B = μ₀I/(2πr)

Biot'–Savarti seadus, integrateerituna lõpliku sirge juhtme mööda, annab magnetvälja, mis keerleb ümber juhtme ja sõltub nii ristkaugusest kui juhtme pikkusest sama interpoleeriva kujuga kui lõplik laetud joon.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)), kasutades μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Võrdle tabeliga.
• Võrdle selle valemi kuju laetud joone eksperimendi elektrivälja valemiga. Selgita, miks nii lõplik laetud varras kui lõplik voolu kandev juhe tekitavad väljad sama tüüpi kaugussõltuvusega — juhtme lähedal lähedaneb 1/d, kaugel 1/d².

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Idealiseeritud lõpmatu juhtme korral taandub väli klassikalisele B = μ₀I/(2πd) — puhas 1/d kahanemine. Millisel kaugusel võrreldes selle juhtme 4,8 m pikkusega sa ootaksid, et selle eksperimendi lõpliku juhtme valem läheb sellele lõpmatu juhtme lähendile ligi?
• Kompassinool juhtme lähedal kaldub joonduma juhtme magnetväljaga. Selgita parema käe reegli abil, miks väli keerleb ümber juhtme pigem kui osutab radiaalselt välja, nagu elektriväli teeks.

• 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 juhtme välja juurde
2. Vali juhe
3. Vajuta Esita
4. B väli juhtme ümber
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