솔레노이드 내부의 자기장

1 · 예측

솔레노이드(단단하게 감긴 코일)는 여러 번 감아 전류를 전달합니다. 전류를 높이면 내부 전계 강도가 정비례하여 확장됩니까?

• 각 턴의 기여도가 복합되기 때문에 필드는 현재보다 빠르게 성장합니다.
• 그렇습니다. 내부 자기장은 전류에 정비례합니다.
• 내부 필드는 전류에 의존하지 않습니다.

2 · 설정

1. solenoid-field 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 솔레노이드는 0.45m 길이에 걸쳐 400회 회전합니다.
2. 내부 자기장 세기 표시를 활성화하세요.
3. 각 시행마다 코일 전류를 설정하고 내부 전계 강도를 기록합니다.

3 · 데이터 수집

세 번의 시행에 대해 자기장 세기 B(y축)를 전류 I(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 직선이 원점을 지납니까?

4 · 분석

1. 한 번의 시행에 대해 μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45m를 사용하여 B = μ₀NI/L을 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
2. 내부 필드가 턴과 길이에 별도로 의존하지 않고 단위 길이당 턴 수(N/L)에 의존하는 이유를 설명하십시오. 비례적으로 더 많은 턴을 갖는 더 긴 솔레노이드가 동일한 필드를 제공합니다.

5 · 확장

1. 전자석(고철 처리장 크레인에 있는 것과 같은)은 본질적으로 철심을 감은 솔레노이드이며, 철심의 높은 투자율로 인해 자기장을 수백에서 수천 배로 증폭시킬 수 있습니다. 같은 전류와 감은 수에서, 이런 단순한 공심 솔레노이드가 왜 훨씬 약한 자기장을 만드는지 설명하세요.
2. 이상적인 솔레노이드 외부의 자기장은 외부로 확장되는 단일 와이어의 자기장과 달리 0에 가깝습니다. 많은 개별 회전 필드를 사용하여 코일 반대쪽의 필드가 외부에서 크게 상쇄되고 내부에서 강화되는 이유를 설명하십시오.

이 실험의 물리학

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