Áramvezető vezeték mágneses tere

1 · Jóslás

Egy egyenes vezeték állandó áramot vezet. Ahogy egy próbapontot messzebb viszel a vezetéktől, úgy esik-e a mágneses térerősség, mint egy elektromos töltés tere?

• De — egyszerű 1/r² esés, mint a ponttöltésnél.
• A tér nem függ a vezetéktől mért távolságtól.
• Nem — az áramvezető vezeték tere másképp esik, mint a ponttöltésé, mert az áram kiterjedt (vonal-) forrás, nem pont.

2 · Előkészítés

1. Nyisd meg a wire-field előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A vezeték rögzített 8 A-es áramot vezet egy 4.8 m-es szakaszon.
2. Engedélyezd a térerősség-kijelzőt.
3. Állítsd be a vezeték középpontjától mért merőleges távolságot minden mérésnél, és rögzítsd a térerősséget.

3 · Adatgyűjtés

Ábrázold a |B_z|-t (y-tengely) az 1/d-vel (x-tengely) szemben a három mérésedhez. Lineárisabbnak tűnik, mint az 1/d²-vel ábrázolva?

4 · Elemzés

1. Egy mérésnél számítsd ki a |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m használatával. Hasonlítsd a táblázathoz.
2. Hasonlítsd össze e képlet alakját a line-charge kíséret elektromos tereképletével. Magyarázd meg, miért adnak a véges töltött rúd és a véges áramvezető vezeték ugyanolyan távolságfüggésű tereket — a vezeték közelében 1/d-hez, messze 1/d²-höz közelt.

5 · Kiterjesztés

1. Idealizált végtelen vezetékre a tér a klasszikus B = μ₀I/(2πd)-re egyszerűsödik — tiszta 1/d esés. Milyen távolsághoz képest a vezeték 4.8 m-es hosszához várnád, hogy e kísérlet végesvezeték-képlete jól közelítse azt a végtelenvezeték-megközelítést?
2. Egy áramvezető vezeték mellé helyezett iránytűtű kitér, hogy a vezeték mágneses terével álljon irányba. Magyarázd meg a jobb kéz szabályával, miért köröz a tér a vezeték körül, ahelyett hogy sugárirányban kifelé mutatna, mint egy elektromos tenné.

A fizika a kísérlet mögött

← Vissza a kísérlethez

138 ingyenes nyomtatható fizikai munkalap