Elektromagnetizmus
Pole solenoidu
Dva skúšobné náboje: vnútri cievky F_B ≠ 0; vonku F_B = 0. Vyber každý na porovnanie.
Pole solenoidu — interaktívna simulácia Elektromagnetizmus. Dva skúšobné náboje: vnútri cievky F_B ≠ 0; vonku F_B = 0. Vyber každý na porovnanie. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Pole solenoidu
V solenoide B ≈ μ₀(N/L)I — homogénne šípky pozdĺž osi.
Solenoid s N závitmi na dĺžke L a prúdom I vytvára približne homogénne B ≈ μ₀(N/L)I pozdĺž svojej osi vo vnútri cievky. Siločiary prechádzajú vnútorním priestorom a vracajú sa vonku — ako tyčový magnet. Zvyš I alebo hustotu závitov a sleduj, ako vnútorné šípky B rastú v odčítaní.
- B ≈ μ₀NI/L
- Homogénne vo vnútri
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Solenoid (tesne navinutá cievka) nesie prúd cez svoje mnohé závity. Ak zvýšiš prúd, rastie intenzita poľa vnútri priamo úmerne?
Predikcie na zváženie
- Pole rastie rýchlejšie než prúd, pretože príspevok každého závitu sa násobí.
- Áno — vnútorné pole je priamo úmerné prúdu.
- Vnútorné pole nezávisí na prúde.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Prúd cievkou I (A)
Čo meriaš:
- Vnútorné pole B (mT)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu pole solenoidu a stlač Resetovať. Solenoid má 400 závitov cez dĺžku 0.45 m.
- Zapni odčítanie intenzity poľa vnútri.
- Nastav prúd cievky pre každý pokus a zaznamenaj intenzitu poľa vnútri.
Riadiaca rovnica
Vnútorné pole solenoidu — B = μ₀(N/L)I
Dlhý, tesne navinutý solenoid produkuje takmer homogénne vnútorné magnetické pole určené hustotou závitov a prúdom: B = μ₀NI/L, kde N je celkový počet závitov a L je dĺžka solenoidu.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj B = μ₀NI/L s μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m. Porovnaj s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo vnútorné pole závisí na počte závitov na jednotku dĺžky (N/L), nie na závitoch a dĺžke oddelene — dlhší solenoid s úmerne viac závitmi dáva to isté pole.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Elektromagnet (ako na žeriavu na vrakoch) je v podstate solenoid omotaný okolo železného jadra, ktoré môže násobiť pole činiteľom stoviek alebo tisícov (vysoká permeabilita jadra). Vysvetli, prečo obyčajný solenoid s vzduchovým jadrom ako tento produkuje oveľa slabšie pole pri tom istom prúde a závitoch.
- Vonku ideálneho solenoidu je magnetické pole blízko nuly, na rozdiel od poľa jediného drôtu, ktoré sa šíri von z neho. Vysvetli pomocou polí mnohých jednotlivých závitov, prečo polia z opačných strán cievky sa vonku z veľkej časti vyrušia, ale vnútri posilňujú.
- 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
- Vitaj pri poli solenoidu
- Vyber solenoid
- Stlač Prehrať
- Pole vo vnútri solenoidu
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →