Elektromagnetisme
Wayar pembawa arus
Anak panah B mengedar di sekeliling wayar; naikkan arus I dan baca B dalam mT.
Wayar pembawa arus — simulasi Elektromagnetisme interaktif. Anak panah B mengedar di sekeliling wayar; naikkan arus I dan baca B dalam mT. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Medan magnet wayar
Anak panah B mengedar di sekeliling wayar; naikkan arus I dan baca B dalam mT.
Wayar lurus panjang membawa arus I menghasilkan garis medan-B membulat di sekeliling wayar (hukum Ampère: B ∝ I/r). Peraturan tangan-kanan memberi arah: ibu jari sepanjang I, jari melengkung dengan B. Simbol ⊗/⊙ menandakan medan masuk/keluar halaman. Naikkan I dan baca B dalam mT pada jarak tetap -- menggandakan I menggandakan B.
- B ∝ I/r
- Peraturan tangan-kanan
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Satu wayar lurus membawa arus tetap. Ketika anda mengalihkan satu titik uji lebih jauh daripada wayar, adakah kekuatan medan magnet susut dengan cara yang sama seperti medan cas elektrik?
Ramalan untuk ditimbang
- Ya -- susutan 1/r² ringkas, sama seperti cas titik.
- Medan tidak bergantung pada jarak daripada wayar.
- Tidak -- medan wayar pembawa-arus susut berbeza daripada cas titik, kerana arus ialah sumber lanjutan (garisan), bukan titik.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Jarak berserenjang d (m)
Apa yang anda ukur:
- Kekuatan medan |B_z| (µT)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset medan-wayar dan tekan Set semula. Wayar membawa arus tetap 8 A sepanjang segmen 4.8 m.
- Aktifkan bacaan kekuatan-medan.
- Tetapkan jarak berserenjang daripada pertengahan wayar bagi setiap percubaan dan rekod kekuatan medan.
Persamaan pengawal
Medan Satu Wayar Pembawa-Arus Terhingga — B = μ₀I/(2πr)
Hukum Biot–Savart, diintegrasikan sepanjang wayar lurus terhingga, memberi medan magnet yang mengelilingi wayar dan bergantung pada kedua-dua jarak berserenjang dan panjang wayar melalui bentuk pintar-semula yang sama seperti garisan cas terhingga.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) menggunakan μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Bandingkan dengan jadual.
- Bandingkan bentuk formula ini dengan formula medan-elektrik eksperimen cas-garisan. Terangkan mengapa kedua-dua batang bercas terhingga dan wayar pembawa-arus terhingga menghasilkan medan dengan jenis kebergantungan jarak yang sama -- hampir 1/d dekat wayar, lebih hampir 1/d² jauh.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Bagi wayar infinit terideal, medan dipermudahkan kepada B = μ₀I/(2πd) klasik -- susutan 1/d bersih. Pada jarak berapa berbanding panjang 4.8 m wayar ini andajangkan formula wayar-terhingga eksperimen ini akan sepadan rapat dengan anggaran wayar-infinit itu?
- Jarum kompas yang diletakkan berhampiran wayar pembawa arus memesong untuk sejajar dengan medan magnet wayar itu. Terangkan, menggunakan peraturan tangan-kanan, mengapa medan mengelilingi wayar dan bukannya menghala radial keluar seperti medan elektrik.
- 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
- Selamat datang ke Medan Wayar
- Pilih wayar itu
- Tekan Main
- Medan B di sekeliling wayar
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.