الکترومغناطیس
سیم حامل جریان
پیکانهای B دور سیم میچرخند؛ جریان I را زیاد کنید و B را بر حسب mT بخوانید.
سیم حامل جریان — شبیهسازی تعاملی الکترومغناطیس. پیکانهای B دور سیم میچرخند؛ جریان I را زیاد کنید و B را بر حسب mT بخوانید. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
میدان مغناطیسی سیم
پیکانهای B دور سیم میچرخند؛ جریان I را زیاد کنید و B را بر حسب mT بخوانید.
سیم راست بلندی که جریان I میبرد، خطوط میدان مغناطیسی دایرهای پیرامون خود میسازد (قانون آمپر: B ∝ I/r). قانون دست راست جهت را میدهد: شست در راستای I، انگشتان با B میپیچند. نمادهای ⊗/⊙ میدان به درون/بیرون صفحه را نشان میدهند. I را زیاد کنید و B را بر حسب mT در فاصلهٔ ثابت بخوانید — دوبرابر I، دوبرابر B.
- B ∝ I/r
- قانون دست راست
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
سیم راستی جریان پایایی را حمل میکند. وقتی نقطهٔ آزمایش را از سیم دورتر میبرید، آیا شدت میدان مغناطیسی همانطور افت میکند که میدان بار الکتریکی میافتد؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- بله — افت سادهٔ 1/r² است، مثل بار نقطهای.
- میدان به فاصله از سیم بستگی ندارد.
- نه — میدان سیم حامل جریان متفاوت از بار نقطهای افت میکند، چون جریان منبعی گسترده (خطی) است، نه نقطه.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- فاصلهٔ عمود d (m)
آنچه اندازه میگیرید:
- شدت میدان |B_z| (µT)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم میدان سیم را باز کنید و Reset بزنید. سیم جریان ثابت 8 A را روی قطعهای 4.8 متری حمل میکند.
- قرائت شدت میدان را فعال کنید.
- فاصلهٔ عمود از میانهٔ سیم را برای هر آزمایش تنظیم کنید و شدت میدان را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
میدان سیم حامل جریان متناهی — B = μ₀I/(2πr)
قانون بیو–ساور، انتگرالشده در طول سیم راست متناهی، میدان مغناطیسیای میدهد که دور سیم میپیچد و به فاصلهٔ عمود و طول سیم با همان شکل درونیابیکنندهٔ خط بار متناهی بستگی دارد.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) را با μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m و I = 8 A و L_half = 2.4 m حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- شکل این فرمول را با فرمول میدان الکتریکی آزمایش خط بار مقایسه کنید. توضیح دهید چرا هم میلهٔ باردار متناهی و هم سیم حامل جریان متناهی، میدانهایی با همان نوع وابستگی فاصلهای میدهند — نزدیک سیم نزدیک 1/d و دور نزدیک 1/d².
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- برای سیم ایدهآل بینهایت، میدان به شکل کلاسیک B = μ₀I/(2πd) ساده میشود — افت تمیز 1/d. در چه فاصلهای نسبت به طول 4.8 m این سیم انتظار دارید فرمول سیم متناهی این آزمایش به آن تقریب سیم بینهایت نزدیک شود؟
- قطبنمایی نزدیک سیم حامل جریان منحرف میشود تا با میدان مغناطیسی سیم همراستا شود. با قانون دست راست توضیح دهید چرا میدان دور سیم میچرخد، نه شعاعی به بیرون مثل میدان الکتریکی.
- 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 سیم خوش آمدید
- انتخاب سیم
- Play را بفشارید
- میدان B پیرامون سیم
- 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