Elektromagnetisme
Strømførende ledning
B-pilene sirkulerer rundt ledningen; øk strømmen I og avles B i mT.
Strømførende ledning — interaktiv Elektromagnetisme-simulering. B-pilene sirkulerer rundt ledningen; øk strømmen I og avles B i mT. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Magnetfelt fra ledning
B-pilene sirkulerer rundt ledningen; øk strømmen I og avles B i mT.
En lang rett ledning med strøm I produserer sirkulære B-feltlinjer rundt ledningen (Ampères lov: B ∝ I/r). Høyrehåndsregelen gir retningen: tommelen langs I, fingrene krummer med B. ⊗/⊙-symbolene markerer felt inn i/ut av siden. Øk I og avles B i mT ved fast avstand — å doble I dobler B.
- B ∝ I/r
- Høyrehåndsregelen
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 rett ledning bærer en jevn strøm. Etter hvert som du flytter et testpunkt lenger fra ledningen, avtar den magnetiske feltstyrken på samme måte som et elektrisk ladnings felt?
Prediksjoner å veie
- Ja — det er en enkel 1/r²-avtak, lik en punktladning.
- Feltet avhenger ikke av avstanden fra ledningen.
- Nei — en strømførende lednings felt avtar annerledes enn en punktladnings, siden strøm er en utstrakt (linje)kilde, ikke et punkt.
Variabelroller
Hva du setter:
- Vinkelrett avstand d (m)
Hva du måler:
- Feltstyrke |B_z| (µT)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne ledningsfelt-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Ledningen bærer en fast strøm på 8 A over et segment på 4,8 m.
- Aktiver feltstyrke-avlesningen.
- Sett den vinkelrette avstanden fra ledningens midtpunkt for hvert forsøk og registrer feltstyrken.
Styrende likning
Feltet fra en endelig strømførende ledning — B = μ₀I/(2πr)
Biot–Savart-loven, integrert langs en endelig rett ledning, gir et magnetfelt som sirkler rundt ledningen og avhenger av både den vinkelrette avstanden og ledningens lengde gjennom den samme interpolerende formen som en endelig ladningslinje.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) med μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2,4 m. Sammenlign med tabellen.
- Sammenlign denne formelens form med linjeladning-eksperimentets formel for elektrisk felt. Forklar hvorfor både en endelig ladet stav og en endelig strømførende ledning produserer felt med samme type avstandsavhengighet — nær 1/d ved ledningen, nærmere 1/d² langt borte.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- For en idealisert uendelig ledning forenkles feltet til det klassiske B = μ₀I/(2πd) — en ren 1/d-avtak. Ved hvilken avstand sammenlignet med denne ledningens 4,8 m lengde ville du forvente at dette eksperimentets endelige ledningsformel nært matchet den uendelige lednings-tilnærmingen?
- En kompassnål plassert nær en strømførende ledning avbøyes for å stille seg med ledningens magnetfelt. Forklar, med høyrehåndsregelen, hvorfor feltet sirkler rundt ledningen i stedet for å peke radielt utover slik et elektrisk felt ville gjort.
- 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 Ledningsfelt
- Velg ledningen
- Trykk Spill av
- B-felt rundt en ledning
- 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.