Elektromagnetisme
Solenoidfelt
To prøveladninger: inne i spolen er F_B ≠ 0; utenfor er F_B = 0. Velg hver for å sammenligne.
Solenoidfelt — interaktiv Elektromagnetisme-simulering. To prøveladninger: inne i spolen er F_B ≠ 0; utenfor er F_B = 0. Velg hver for å sammenligne. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Solenoidfelt
Inne i solenoiden er B ≈ μ₀(N/L)I — jevne piler langs aksen.
En solenoide med N vindinger over lengden L og strøm I produserer et tilnærmet jevnt B ≈ μ₀(N/L)I langs aksen inne i spolen. Feltlinjene går gjennom innsiden og looper tilbake utenfor — som en stangmagnet. Øk I eller vindingstettheten og se B-pilene inni vokse i avlesningen.
- B ≈ μ₀NI/L
- Jevnt innvendig
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
En solenoide (en tett viklet spole) bærer strøm gjennom sine mange vindinger. Hvis du øker strømmen, skalerer feltstyrken innvendig i direkte proporsjon?
Prediksjoner å veie
- Feltet vokser raskere enn strømmen, siden hver vinrings bidrag komponeres.
- Ja — det innvendige feltet er direkte proporsjonalt med strømmen.
- Det innvendige feltet avhenger ikke av strømmen.
Variabelroller
Hva du setter:
- Spolestrøm I (A)
Hva du måler:
- Innvendig felt B (mT)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne solenoidfelt-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Solenoiden har 400 vindinger over en lengde på 0,45 m.
- Aktiver innvendig feltstyrke-avlesningen.
- Sett spolestømmen for hvert forsøk og registrer innvendig feltstyrke.
Styrende likning
Solenoidens innvendige felt — B = μ₀(N/L)I
En lang, tett viklet solenoide produserer et nesten jevnt innvendig magnetfelt satt av vindingstettheten og strømmen: B = μ₀NI/L, der N er totalt antall vindinger og L er solenoidens lengde.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn B = μ₀NI/L med μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0,45 m. Sammenlign med tabellen.
- Forklar hvorfor det innvendige feltet avhenger av antall vindinger per lengdeenhet (N/L), ikke av vindingene og lengden separat — en lengre solenoide med proporsjonalt flere vindinger gir samme felt.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- En elektromagnet (som på en skrotplass-kran) er i praksis en solenoide viklet rundt en jernkjerne, som kan multiplisere feltet med en faktor av hundrevis eller tusenvis (kjernens høye permeabilitet). Forklar hvorfor en enkel luftkjernesolenoide som denne produserer et mye svakere felt for samme strøm og vindinger.
- Utenfor en ideell solenoide er det magnetiske feltet nær null, i motsetning til en enkelt lednings felt som strekker seg utover fra den. Forklar, med de mange individuelle vindingenes felt, hvorfor feltene fra motsatte sider av spolen i stor grad opphever hverandre utenfor, men forsterker hverandre innvendig.
- 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
- Velkommen til Solenoidfelt
- Velg solenoiden
- Trykk Spill av
- Feltet inne i en solenoide
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.