الکترومغناطیس
میدان سلونوئید
دو بار آزمون: درون پیچک F_B ≠ 0؛ بیرون F_B = 0. هر یک را برای مقایسه انتخاب کنید.
میدان سلونوئید — شبیهسازی تعاملی الکترومغناطیس. دو بار آزمون: درون پیچک F_B ≠ 0؛ بیرون F_B = 0. هر یک را برای مقایسه انتخاب کنید. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
میدان سلونوئید
درون سولنوئید B ≈ μ₀(N/L)I — پیکانهای یکنواخت در راستای محور.
سولنوئیدی با N دور روی طول L و جریان I، میدان تقریباً یکنواخت B ≈ μ₀(N/L)I در راستای محور درون پیچه میسازد. خطوط میدان از درون میگذرند و از بیرون برمیگردند — مثل آهنربای میلهای. I یا چگالی دورها را زیاد کنید و رشد پیکانهای B درونی را در قرائت ببینید.
- B ≈ μ₀NI/L
- درون یکنواخت
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
سولنوئیدی (پیچهٔ محکمپیچیده) از راه دورهای بسیارش جریان میگذراند. اگر جریان را زیاد کنید، آیا شدت میدان درونی با تناسب مستقیم مقیاس میشود؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- میدان تندتر از جریان رشد میکند، چون سهم هر دور انباشته میشود.
- بله — میدان درونی مستقیماً با جریان متناسب است.
- میدان درونی به جریان بستگی ندارد.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- جریان سیمپیچ I (A)
آنچه اندازه میگیرید:
- میدان درونی B (mT)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم میدان سولنوئید را باز کنید و Reset بزنید. سولنوئید 400 دور روی طول 0.45 m دارد.
- قرائت شدت میدان درونی را فعال کنید.
- جریان پیچه را برای هر آزمایش تنظیم کنید و شدت میدان درونی را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
میدان درونی سولنوئید — B = μ₀(N/L)I
سولنوئید بلند و تنگپیچیده، میدان مغناطیسی درونی تقریباً یکنواختی تولید میکند که توسط چگالی دورها و جریان تعیین میشود: B = μ₀NI/L که در آن N مجموع دورها و L طول سولنوئید است.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، B = μ₀NI/L را با μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m و N = 400 و L = 0.45 m حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- توضیح دهید چرا میدان درونی به شمار دور بر واحد طول (N/L) بستگی دارد، نه به دورها و طول جدا جدا — سولنوئید بلندتر با دورهای بهتناسب بیشتر، همان میدان را میدهد.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- آهنربای الکتریکی (مثل جرثقیل قراضهخانه) در اصل سولنوئیدی دور هستهٔ آهنی است که میتواند میدان را صدها یا هزاران برابر کند (تراوایی بالای هسته). توضیح دهید چرا سولنوئید سادهٔ هستههوایی مثل این، برای همان جریان و دور، میدان بسیار ضعیفتری میسازد.
- بیرون سولنوئید ایدهآل، میدان مغناطیسی نزدیک صفر است، برخلاف میدان سیمِ تنها که از آن به بیرون میرود. با میدانهای دورهای منفردِ بسیار توضیح دهید چرا میدانهای طرفهای مخالف پیچه بیرون عمدتاً خنثی و درون تقویت میشوند.
- 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
- به میدان سولنوئید خوش آمدید
- انتخاب سولنوئید
- Play را بفشارید
- میدان درون سولنوئید
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.
میدانهای مغناطیسی حاصل از جریانها