Pole magnetyczne przewodu z prądem

1 · Prognoza

Prosty przewód niesie stały prąd. Gdy odsuwasz punkt próbny dalej od przewodu, czy natężenie pola magnetycznego maleje tak jak pole ładunku elektrycznego?

• 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.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset pola przewodu i naciśnij Reset. Przewód niesie stały prąd 8 A na odcinku 4.8 m.
2. Włącz odczyt natężenia pola.
3. Ustaw odległość prostopadłą od środka przewodu dla każdej próby i zapisz natężenie pola.

3 · Zbieranie danych

Narysuj |B_z| (oś y) względem 1/d (oś x) dla trzech prób. Czy wygląda bardziej liniowo niż względem 1/d²?

4 · Analiza

1. 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.
2. 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.

5 · Rozszerzenie

1. 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?
2. 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.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu