Medan Magnet Satu Wayar Pembawa Arus

1 · Ramal

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?

• 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.

2 · Susun

1. Buka praset medan-wayar dan tekan Set semula. Wayar membawa arus tetap 8 A sepanjang segmen 4.8 m.
2. Aktifkan bacaan kekuatan-medan.
3. Tetapkan jarak berserenjang daripada pertengahan wayar bagi setiap percubaan dan rekod kekuatan medan.

3 · Kumpul Data

Plot |B_z| (paksi-y) melawan 1/d (paksi-x) bagi tiga percubaan anda. Adakah ia kelihatan lebih linear daripada plot melawan 1/d²?

4 · Analisis

1. 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.
2. 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.

5 · Lanjutkan

1. 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?
2. 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.

Fizik di Sebalik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen

138 Lembaran Kerja Makmal Fizik Boleh Cetak Percuma