電磁気学
ソレノイド磁場
2つの試験電荷：コイル内側は F_B ≠ 0、外側は F_B = 0。それぞれを選択して比較してください。
ソレノイド磁場 — インタラクティブな電磁気学シミュレーション。2つの試験電荷：コイル内側は F_B ≠ 0、外側は F_B = 0。それぞれを選択して比較してください。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
ソレノイドの磁場
ソレノイド内部では B ≈ μ₀(N/L)I — 軸方向に一様な矢印です。
ソレノイド内部では B ≈ μ₀(N/L)I — 軸方向に一様な矢印です。
- B ≈ μ₀NI/L
- 内部では一様
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
密に巻いたコイルであるソレノイドに多くの巻数を通って電流が流れます。電流を増やすと内部磁場は正比例して増えるでしょうか？
検討する予測
- 各巻の寄与が重なるため、磁場は電流より速く増えます。
- はい。内部磁場は電流に正比例します。
- 内部磁場は電流に依存しません。
可変的な役割
設定するもの：
- コイル電流 I (A)
測定するもの：
- 内部磁場 B (mT)
実験の進め方
- solenoid-field プリセットを開いて Reset を押します。ソレノイドは長さ0.45 mに400巻あります。
- 内部磁場強度読み出しを有効にします。
- 各試行でコイル電流を設定し、内部磁場を記録します。
支配方程式
ソレノイド内部磁場 — B = μ₀(N/L)I
長く密に巻いたソレノイドは、巻数密度と電流で決まるほぼ一様な内部磁場 B = μ₀NI/L を作ります。N は総巻数、L はソレノイド長です。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m、N = 400、L = 0.45 m を用いて B = μ₀NI/L を計算し、表と比較します。
- 内部磁場が巻数と長さの別々の値でなく単位長さ当たり巻数（N/L）に依存する理由を説明します。比例して巻数が増えた長いソレノイドは同じ磁場になります。
実験以外での活用
- 電磁石は鉄心にソレノイドを巻いたもので、鉄心の高透磁率により磁場を数百〜数千倍にできます。同じ電流・巻数で空芯ソレノイドが弱い磁場しか作らない理由を説明します。
- 理想ソレノイド外部の磁場はほぼ0で、外へ広がる単導線の磁場と異なります。コイルの対向側の各巻の磁場が外で打ち消し合い、内部で強め合う理由を説明します。
- 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
- ソレノイドの磁場へようこそ
- ソレノイドを選択
- 再生
- ソレノイド内部の磁場
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。