Électromagnétisme

Fil porteur de courant

Les flèches B tournent autour du fil  ; augmentez le courant I et lisez B en mT.

Fil porteur de courant — simulation interactive de Électromagnétisme. Les flèches B tournent autour du fil  ; augmentez le courant I et lisez B en mT. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

Champ magnétique d'un fil

Les flèches B circulent autour du fil  ; augmentez le courant I et lisez B en mT.

Un long fil rectiligne parcouru par un courant I produit des lignes de champ B circulaires autour du fil (loi d'Ampère  : B ∝ I/r). La règle de la main droite donne la direction  : le pouce le long de I, les doigts s'enroulent avec B. Les symboles ⊗/⊙ marquent le champ entrant/sortant de la page. Augmentez I et lisez B en mT à une distance fixe — doubler I double B.

• Champ magnétique B ∝ I/r
• Règle de la main droite

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Un fil droit transporte un courant constant. À mesure que vous éloignez un point de test du fil, l'intensité du champ magnétique diminue-t-elle de la même manière que le champ d'une charge électrique ?

Des pronostics à peser

• Oui, il s'agit d'une simple diminution de 1/r², identique à une charge ponctuelle.
• Le champ ne dépend pas de la distance au fil.
• Non - le champ d'un fil porteur de courant diminue différemment de celui d'une charge ponctuelle, car le courant est une source (ligne) étendue, pas un point.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

• Distance perpendiculaire d (m)

Ce que vous mesurez  :

• Intensité du champ |B_z| (µT)

Comment se déroule l'enquête

1. Ouvrez le préréglage du champ filaire et appuyez sur Réinitialiser. Le fil transporte un courant fixe de 8 A sur un segment 4.8 m.
2. Activez la lecture de l’intensité du champ.
3. Réglez la distance perpendiculaire à partir du milieu du fil pour chaque essai et enregistrez l'intensité du champ.

Équation gouvernante

Champ d'un fil porteur de courant fini — B = μ₀I/(2πr)

La loi de Biot-Savart, intégrée le long d'un fil droit fini, donne un champ magnétique qui entoure le fil et dépend à la fois de la distance perpendiculaire et de la longueur du fil à travers la même forme d'interpolation qu'une ligne de charge finie.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

• Pour un essai, calculez |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) en utilisant μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Comparez avec le tableau.
• Comparez la forme de cette formule à la formule du champ électrique de l'expérience de charge de ligne. Expliquez pourquoi une tige chargée finie et un fil porteur de courant fini produisent des champs avec le même type de dépendance à la distance — proche de 1/d près du fil, plus proche de 1/d² loin.

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

• Pour un fil infini idéalisé, le champ se simplifie au classique B = μ₀I/(2πd) — une atténuation nette de 1/d. À quelle distance par rapport à la longueur 4.8 m de ce fil vous attendriez-vous à ce que la formule de fil fini de cette expérience corresponde étroitement à cette approximation de fil infini ?
• Une aiguille de boussole placée près d'un fil porteur de courant dévie pour s'aligner avec le champ magnétique du fil. Expliquez, en utilisant la règle de droite, pourquoi le champ tourne autour du fil plutôt que de pointer radialement vers l'extérieur comme le ferait un champ électrique.

• 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

1. Bienvenue dans le champ d'un fil
2. Sélectionnez le conducteur
3. Appuyez sur Lecture
4. Champ B autour d'un fil
5. Ouvrez l'Inspecteur
6. Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

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Télécharger la fiche de laboratoire →

Champs magnétiques produits par les courants