Voolu juhtiva juhtme magnetväli

1 · Ennusta

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

• 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.

2 · Seadista

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.

3 · Kogu andmeid

Joonista |B_z| (y-telg) 1/d (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas see näeb lineaarsem välja kui 1/d² suhtes joonistamine?

4 · Analüüsi

1. 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.
2. 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.

5 · Laienda

1. 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?
2. 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.

Selle eksperimendi füüsika

← Tagasi eksperimendi juurde

138 tasuta prinditavat füüsika töölehte