Virran kantavan johtimen magneettikenttä

1 · Ennusta

Suora johdin kantaa vakaata virtaa. Kun siirrät koepistettä kauemmas johtimesta, vaimeneeko magneettikentän voimakkuus samalla tavalla kuin sähkövarauksen kenttä?

• Kyllä – se on yksinkertainen 1/r²-vaimeneminen, sama kuin pistelatauksella.
• Kenttä ei riipu etäisyydestä johtimesta.
• Ei – virran kantavan johtimen kenttä vaimenee eri tavalla kuin pistelatauksen, koska virta on laajennettu (viiva)lähde, ei piste.

2 · Kokoa

1. Avaa johdinkenttä-esiasetus ja paina Nollaa. Johdin kantaa kiinteää virtaa 8 A 4.8 m:n pätkällä.
2. Ota käyttöön kenttävoimakkuuden lukema.
3. Aseta kohtisuora etäisyys johtimen keskipisteestä jokaiselle suoritukselle ja kirjaa kenttävoimakkuus.

3 · Kerää data

Kuvaa |B_z| (y-akseli) arvoa 1/d vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Näyttääkö se lineaarisemmalta kuin kuvaaminen arvoa 1/d² vasten?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) arvoilla μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Vertaa taulukkoon.
2. Vertaa tämän kaavan muotoa viivalatauskokeen sähkökenttäkaavaan. Selitä, miksi sekä ärellinen varattu sauva että ärellinen virran kantava johdin tuottavat kenttiä, joilla on sama etäisyysriippuvuus – lähellä 1/d johtimen lähellä, lähempänä 1/d² kaukana.

5 · Laajenna

1. Ideaalistetulle äärettömälle johtimelle kenttä yksinkertaistuu klassiseksi kaavaksi B = μ₀I/(2πd) – siisti 1/d-vaimeneminen. Millä etäisyydellä tämän johtimen 4.8 m:n pituuteen verrattuna odottaisit tämän kokeen ärellisen johtimen kaavan vastaavan läheisesti sitä äärettömän johtimen approksimaatiota?
2. Kompassineula, joka on lähellä virran kantavaa johdinta, poikkeaa linjautuakseen johtimen magneettikenttään. Selitä oikean käden säännön avulla, miksi kenttä kiertää johtimen ympäri osoittamisen sijaan säteittäisesti ulospäin, kuten sähkökenttä tekisi.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia