Elektromagnetyzm
Przewód z prądem
Strzałki B krążą wokół przewodu; zwiększ prąd I i odczytaj B w mT.
Przewód z prądem — interaktywna symulacja: Elektromagnetyzm. Strzałki B krążą wokół przewodu; zwiększ prąd I i odczytaj B w mT. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Pole magnetyczne przewodu
Strzałki B krążą wokół przewodu; zwiększ prąd I i odczytaj B w mT.
Długi prosty przewód z prądem I wytwarza okrężne linie pola B wokół przewodu (prawo Ampère'a: B ∝ I/r). Reguła prawej dłoni daje kierunek: kciuk wzdłuż I, palce zawijają się z B. Symbole ⊗/⊙ oznaczają pole do/do z kartki. Zwiększ I i odczytaj B w mT w stałej odległości.
- B ∝ I/r
- Reguła prawej dłoni
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Prosty przewód niesie stały prąd. Gdy odsuwasz punkt próbny dalej od przewodu, czy natężenie pola magnetycznego maleje tak jak pole ładunku elektrycznego?
Prognozy do rozważenia
- Tak — to prosty spadek 1/r², jak dla ładunku punktowego.
- Pole nie zależy od odległości od przewodu.
- Nie — pole przewodu z prądem maleje inaczej niż pole ładunku punktowego, bo prąd to rozciągłe (liniowe) źródło, nie punktowe.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Odległość prostopadła d (m)
Co mierzysz:
- Natężenie |B_z| (µT)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset pola przewodu i naciśnij Reset. Przewód niesie stały prąd 8 A na odcinku 4.8 m.
- Włącz odczyt natężenia pola.
- Ustaw odległość prostopadłą od środka przewodu dla każdej próby i zapisz natężenie pola.
Równanie rządzące
Pole skończonego przewodu z prądem — B = μ₀I/(2πr)
Prawo Biota–Savarta, scałkowane wzdłuż skończonego prostego przewodu, daje pole magnetyczne okrążające przewód, zależne od odległości prostopadłej i długości przewodu przez ten sam kształt interpolujący co skończona linia ładunku.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)), używając μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m; I = 8 A; L_half = 2.4 m. Porównaj z tabelą.
- Porównaj kształt tego wzoru ze wzorem pola elektrycznego eksperymentu ładunku liniowego. Wyjaśnij, dlaczego i skończony naładowany pręt, i skończony przewód z prądem dają pola o tym samym rodzaju zależności odległościowej — blisko 1/d przy przewodzie, bliżej 1/d² z daleka.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Dla zidealizowanego nieskończonego przewodu pole upraszcza się do klasycznego B = μ₀I/(2πd) — czysty spadek 1/d. W jakiej odległości, w porównaniu z 4.8-metrową długością tego przewodu, spodziewałbyś się, że wzór przewodu skończonego tego eksperymentu blisko zrówna się z tym przybliżeniem nieskończonego?
- Igła kompasu położona blisko przewodu z prądem wychyla się, by ustawić się wzdłuż pola magnetycznego przewodu. Wyjaśnij regułą prawej dłoni, dlaczego pole okrąża przewód, zamiast wskazywać promieniście na zewnątrz jak pole elektryczne.
- 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
- Witamy w polu przewodu
- Zaznacz przewód
- Naciśnij Play
- Pole B wokół przewodu
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →