Электромагнетизм
Поле соленоида
Два пробных заряда: внутри катушки F_B ≠ 0; снаружи F_B = 0. Выберите каждый и сравните.
Поле соленоида — интерактивная симуляция (Электромагнетизм). Два пробных заряда: внутри катушки F_B ≠ 0; снаружи F_B = 0. Выберите каждый и сравните. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Поле соленоида
Внутри соленоида B ≈ μ₀(N/L)I — однородные стрелки вдоль оси.
Соленоид с N витками на длине L и током I создаёт приблизительно однородное B ≈ μ₀(N/L)I вдоль оси внутри катушки. Силовые линии идут сквозь внутренность и замыкаются снаружи — как у полосового магнита. Увеличьте I или плотность витков и проследите за ростом стрелок B внутри в показании.
- B ≈ μ₀NI/L
- Однородно внутри
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Соленоид (плотно навитая катушка) несёт ток по своим виткам. При увеличении тока напряжённость поля внутри растёт прямо пропорционально?
Прогнозы для взвешивания
- Поле растёт быстрее тока: вклад каждого витка накапливается.
- Да — внутреннее поле прямо пропорционально току.
- Внутреннее поле не зависит от тока.
Роли переменных
Что вы задали:
- Ток катушки I (A)
Что вы измеряете:
- Внутреннее поле B (mT)
Как идёт исследование
- Откройте пресет поля соленоида и нажмите «Сброс». Соленоид имеет 400 витков на длине 0.45 m.
- Включите показание внутренней напряжённости поля.
- Задайте ток катушки для каждой пробы и запишите внутреннюю напряжённость поля.
Определяющее уравнение
Поле внутри соленоида — B = μ₀(N/L)I
Длинный, плотно намотанный соленоид создаёт внутри почти однородное магнитное поле, определяемое плотностью витков и током: B = μ₀NI/L, где N — полное число витков, L — длина соленоида.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите B = μ₀NI/L, используя μ₀ = 4π×10⁻⁷ Гн/м; N = 400; L = 0.45 м. Сравните с таблицей.
- Объясните, почему внутреннее поле зависит от числа витков на единицу длины (N/L), а не от витков и длины по отдельности — более длинный соленоид с пропорционально большим числом витков даёт то же поле.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Электромагнит (как на кране в пункте приёма металлолома) — по сути соленоид, навитый на железный сердечник, умножающий поле в сотни и тысячи раз (высокая магнитная проницаемость сердечника). Объясните, почему простой соленоид без сердечника, как здесь, даёт куда более слабое поле при тех же токе и витках.
- Снаружи идеального соленоида магнитное поле близко к нулю, в отличие от поля одиночного провода, расходящегося наружу. Используя поля отдельных витков, объясните, почему поля с противоположных сторон катушки в значительной мере гасятся снаружи, но усиливаются внутри.
- 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
- Добро пожаловать к полю соленоида
- Выберите соленоид
- Нажмите Play
- Поле внутри соленоида
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →