विद्युत धारा प्रवाहित करने वाले तार का चुंबकीय क्षेत्र

1 · भविष्यवाणी

एक सीधे तार में स्थिर धारा प्रवाहित होती है। जैसे ही आप परीक्षण बिंदु को तार से दूर ले जाते हैं, क्या चुंबकीय क्षेत्र की ताकत उसी तरह कम हो जाती है जैसे विद्युत आवेश का क्षेत्र गिरता है?

• हाँ - यह एक साधारण 1 /r² फ़ॉलऑफ़ है, एक पॉइंट चार्ज के समान।
• फ़ील्ड तार से दूरी पर निर्भर नहीं करती.
• नहीं - current-carrying तार का क्षेत्र बिंदु चार्ज की तुलना में अलग तरह से गिरता है, क्योंकि करंट एक विस्तारित (लाइन) स्रोत है, बिंदु नहीं।

2 · सेट अप

1. wire-field प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। तार 4.8 m खंड पर 8 A की एक निश्चित धारा प्रवाहित करता है।
2. field-strength रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए तार के मध्यबिंदु से लंबवत दूरी निर्धारित करें और क्षेत्र की ताकत रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

प्लॉट |B_z| आपके तीन परीक्षणों के लिए 1 /d (x-अक्ष) के मुकाबले (y-अक्ष)। क्या यह 1 /d²? के विरुद्ध साजिश रचने से अधिक रैखिक दिखता है

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, |बी| की गणना करें = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) μ₀ = 4 π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 मी का उपयोग कर। तालिका से तुलना करें.
2. इस सूत्र के आकार की तुलना line-charge प्रयोग के electric-field सूत्र से करें। बताएं कि एक परिमित आवेशित छड़ और एक परिमित current-carrying तार दोनों एक ही तरह की दूरी निर्भरता के साथ फ़ील्ड क्यों उत्पन्न करते हैं - तार के पास 1 /d के करीब, 1 /d² के करीब।

5 · विस्तार

1. एक आदर्श अनंत तार के लिए, फ़ील्ड को क्लासिक B = μ₀I/(2πd) - एक साफ़ 1 /d फ़ॉलऑफ़ में सरल बनाया गया है। इस तार की 4.8 मीटर लंबाई की तुलना में कितनी दूरी पर आप उम्मीद करेंगे कि इस प्रयोग का finite-wire फॉर्मूला उस infinite-wire सन्निकटन से निकटता से मेल खाएगा?
2. current-carrying तार के पास रखी एक कंपास सुई तार के चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित होने के लिए विक्षेपित हो जाती है। right-hand नियम का उपयोग करके समझाएं कि विद्युत क्षेत्र की तरह क्षेत्र रेडियल रूप से बाहर की ओर निर्देशित होने के बजाय तार के चारों ओर क्यों घूमता है।

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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