전자기학
전류가 흐르는 도선
B 화살표는 도선 주위를 돕니다; 전류 I를 높이고 B값을 mT로 읽어보세요.
전류가 흐르는 도선 — 인터랙티브 전자기학 시뮬레이션. B 화살표는 도선 주위를 돕니다; 전류 I를 높이고 B값을 mT로 읽어보세요. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
전류 도선의 자기장
B 화살표가 도선 주위를 돕니다. 전류 I를 높이고 mT 단위의 B를 읽으세요.
B 화살표가 도선 주위를 돕니다. 전류 I를 높이고 mT 단위의 B를 읽으세요.
- B ∝ I/r
- 오른손 법칙
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
직선 도선은 일정한 전류를 전달합니다. 테스트 포인트를 와이어에서 더 멀리 이동시키면 전하의 필드와 마찬가지로 자기장의 강도도 떨어지나요?
검토할 예측
- 예. 이는 포인트 요금과 동일한 단순한 1/r² 감소입니다.
- 필드는 와이어로부터의 거리에 의존하지 않습니다.
- 아니오 — 전류가 흐르는 도선의 전기장은 점전하와 다르게 감소합니다. 전류는 점원이 아니라 확장된(선) 원천이기 때문입니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 수직 거리 d (m)
측정하는 것:
- 전계 강도 |B_z| (µT)
실험 진행 방법
- wire-field 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 와이어는 4.8m 세그먼트에 걸쳐 8A의 고정 전류를 전달합니다.
- 자기장 세기 표시를 활성화하세요.
- 각 시행마다 와이어의 중간점으로부터 수직 거리를 설정하고 전계 강도를 기록합니다.
지배방정식
유한한 전류가 흐르는 전선의 장 — B = μ₀I/(2πr)
유한 직선 와이어를 따라 적분된 비오-사바르 법칙은 와이어를 회전하는 자기장을 제공하고 유한 전하선과 동일한 보간 형태를 통해 수직 거리와 와이어 길이에 따라 달라집니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에 대해 |B|를 계산합니다. = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)), μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8A, L_half = 2.4m를 사용합니다. 표와 비교해 보세요.
- 이 공식의 형태를 line-charge 실험의 전기장 공식과 비교하세요. 유한한 대전 막대와 유한한 전류가 흐르는 도선이 왜 같은 종류의 거리 의존성을 갖는 전기장을 만드는지 — 도선 가까이에서는 1/d에 가깝고, 멀리서는 1/d²에 가깝다는 것을 — 설명하세요.
실험 밖에서의 활용
- 이상화된 무한 도선의 경우, 전기장은 고전적인 B = μ₀I/(2πd)로 단순화됩니다 — 깔끔한 1/d 감소입니다. 이 도선의 길이 4.8 m와 비교해 어느 정도의 거리에서 이 실험의 유한 도선 공식이 그 무한 도선 근사와 가깝게 일치할 것으로 예상됩니까?
- 전류가 흐르는 도선 근처에 놓인 나침반 바늘은 도선의 자기장에 맞춰 정렬되도록 편향됩니다. 오른손 법칙을 이용해, 전기장이 하는 것처럼 방사형으로 바깥을 향하지 않고 자기장이 왜 도선을 감싸며 돌아가는지 설명하세요.
- 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
- 도선 자기장에 오신 것을 환영합니다
- 도선 선택
- 재생을 누르세요
- 도선 주위의 B
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.