Magneettikenttä solenoidin sisällä

1 · Ennusta

Solenoidi (tiiviisti käämitty kela) kantaa virtaa monien kierrosten läpi. Jos lisäät virtaa, skaalautuuko sisäkentän voimakkuus suoraan verrannollisesti?

• Kenttä kasvaa nopeammin kuin virta, koska jokaisen kierroksen osuus yhdistyy.
• Kyllä – sisäkenttä on suoraan verrannollinen virtaan.
• Sisäkenttä ei riipu virrasta.

2 · Kokoa

1. Avaa solenoidikenttä-esiasetus ja paina Nollaa. Solenoidissa on 400 kierrosta 0.45 m:n pituudella.
2. Ota käyttöön sisäkentän voimakkuuden lukema.
3. Aseta kelavirta jokaiselle suoritukselle ja kirjaa sisäkentän voimakkuus.

3 · Kerää data

Kuvaa kenttävoimakkuus B (y-akseli) virtaa I vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko viiva suora origon kautta?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske B = μ₀NI/L arvoilla μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m. Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi sisäkenttä riippuu kierrosten määrästä pituusyksikköä kohden (N/L), ei kierroksista ja pituudesta erikseen – pidempi solenoidi verrannollisesti enemmällä kierroksilla antaa saman kentän.

5 · Laajenna

1. Sähkömagneetti (kuten romuttamon nosturissa) on olennaisesti solenoidi, joka on kääritty rautasydämen ympärille, mikä voi moninkertaistaa kentän sadoilla tai tuhansilla (sydämen korkea permeabiliteetti). Selitä, miksi pelkkä ilmaydinsolenoidi, kuten tämä, tuottaa paljon heikomman kentän samalla virralla ja kierroksilla.
2. Ideaalin solenoidin ulkopuolella magneettikenttä on lähellä nollaa, toisin kuin yksittäisen johtimen kenttä, joka laajenee ulospäin. Selitä monien yksittäisten kierrosten kenttien avulla, miksi kelan vastakkaisten puolten kentät kumoavat suurelta osin ulkopuolella mutta vahvistuvat sisällä.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia