Magnetické pole drôtu s prúdom

1 · Predikuj

Priamy drôt nesie stály prúd. Ako presúvaš skúšobný bod ďalej od drôtu, klesá intenzita magnetického poľa tým istým spôsobom ako pole elektrického náboja?

• Áno — je to jednoduché klesanie 1/r², rovnaké ako pri bodovom náboji.
• Pole nezávisí na vzdialenosti od drôtu.
• Nie — pole drôtu s prúdom klesá odlišne než pole bodového náboja, pretože prúd je rozložený (priamkový) zdroj, nie bodový.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu pole drôtu a stlač Resetovať. Drôt nesie pevný prúd 8 A cez segment 4.8 m.
2. Zapni odčítanie intenzity poľa.
3. Nastav kolmú vzdialenosť od stredu drôtu pre každý pokus a zaznamenaj intenzitu poľa.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj |B_z| (os y) verzus 1/d (os x) pre svoje tri pokusy. Vyzerá lineárnejšie než zaznamenávanie verzus 1/d²?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) s μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Porovnaj s tabuľkou.
2. Porovnaj tvar tohto vzorca so vzorcom elektrického poľa experimentu lineárny náboj. Vysvetli, prečo konečná nabitá tyč aj konečný drôt s prúdom produkujú polia s tým istým typom závislosti — blízko 1/d pri drôte, bližšie 1/d² zďaleka.

5 · Rozšír

1. Pre idealizovaný nekonečný drôt sa pole zjednoduší na klasické B = μ₀I/(2πd) — čisté klesanie 1/d. Pri akej vzdialenosti v porovnaní s dĺžkou 4.8 m tohto drôtu by si očakával, že vzorec konečného drôtu sa tesne zhoduje s tou aproximáciou nekonečného drôtu?
2. Ihla kompasu umiestnená blízko drôtu s prúdom sa vychýli, aby sa zoradila s magnetickým polom drôtu. Vysvetli pomocou pravidla pravej ruky, prečo pole obieha okolo drôtu namiesto smerovania radiálne von ako elektrické pole.

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky