Электромагнетизм
Провод с током
Стрелки B циркулируют вокруг провода; увеличьте ток I и считайте B в mT.
Провод с током — интерактивная симуляция (Электромагнетизм). Стрелки B циркулируют вокруг провода; увеличьте ток I и считайте B в mT. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Магнитное поле провода
Стрелки B циркулируют вокруг провода; увеличьте ток I и считайте B в mT.
Длинный прямой провод с током I создаёт круговые линии поля B вокруг провода (закон Ампера: B ∝ I/r). Правило правой руки даёт направление: большой палец вдоль I, пальцы закручиваются с B. Символы ⊗/⊙ отмечают поле «от нас»/«к нам». Поднимите I и считайте B в mT на фиксированном расстоянии — удвоение I удваивает B.
- B ∝ I/r
- Правило правой руки
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
Прямой провод несёт постоянный ток. При удалении пробной точки от провода спадает ли напряжённость магнитного поля так же, как поле электрического заряда?
Прогнозы для взвешивания
- Да — простой спад 1/r², как у точечного заряда.
- Поле не зависит от расстояния до провода.
- Нет — поле провода с током спадает иначе, чем поле точечного заряда: ток — протяжённый (линейный) источник, не точка.
Роли переменных
Что вы задали:
- Перпендикулярное расстояние d (m)
Что вы измеряете:
- Напряжённость |B_z| (µT)
Как идёт исследование
- Откройте пресет поля провода и нажмите «Сброс». Провод несёт фиксированный ток 8 A на отрезке 4.8 m.
- Включите показание напряжённости поля.
- Задайте перпендикулярное расстояние от середины провода для каждой пробы и запишите напряжённость поля.
Определяющее уравнение
Поле конечного провода с током — B = μ₀I/(2πr)
Закон Био–Савара, проинтегрированный вдоль конечного прямого провода, даёт магнитное поле, окружающее провод и зависящее от перпендикулярного расстояния и длины провода через ту же интерполирующую форму, что и у конечной линии заряда.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)), используя μ₀ = 4π×10⁻⁷ Гн/м; I = 8 А; L_half = 2.4 м. Сравните с таблицей.
- Сравните форму этой формулы с формулой электрического поля в эксперименте линейного заряда. Объясните, почему и конечный заряженный стержень, и конечный провод с током дают поля одного типа зависимости от расстояния — около 1/d вблизи провода и ближе к 1/d² вдали.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Для идеализированного бесконечного провода поле упрощается до классического B = μ₀I/(2πd) — чистый спад 1/d. На каком расстоянии по сравнению с 4.8-метровой длиной этого провода стоит ожидать, что формула конечного провода практически совпадёт с приближением бесконечного?
- Магнитная стрелка возле провода с током отклоняется, выравниваясь с полем провода. По правилу правой руки объясните, почему поле окружает провод кольцами, а не направлено радиально наружу, как электрическое.
- 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 провода
- Выберите провод
- Нажмите Play
- Поле B вокруг провода
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →