Magnetfelt fra en strømførende ledning

1 · Prediker

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?

• 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.

2 · Oppsett

1. Åpne ledningsfelt-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Ledningen bærer en fast strøm på 8 A over et segment på 4,8 m.
2. Aktiver feltstyrke-avlesningen.
3. Sett den vinkelrette avstanden fra ledningens midtpunkt for hvert forsøk og registrer feltstyrken.

3 · Samle inn data

Plott |B_z| (y-akse) mot 1/d (x-akse) for dine tre forsøk. Ser det mer lineært ut enn å plotte mot 1/d²?

4 · Analyser

1. 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.
2. 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.

5 · Utvid

1. 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?
2. 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.

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark