Elektromagnetizem
Polje solenoida
Dva preizkusna naboja: znotraj tuljave F_B ≠ 0; zunaj F_B = 0. Izberi vsakega za primerjavo.
Polje solenoida — interaktivna simulacija Elektromagnetizem. Dva preizkusna naboja: znotraj tuljave F_B ≠ 0; zunaj F_B = 0. Izberi vsakega za primerjavo. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Polje solenoida
Znotraj solenoida B ≈ μ₀(N/L)I — enakomerne puščice vzdolž osi.
Solenoid z N ovoji na dolžini L in tokom I ustvari približno enakomerno B ≈ μ₀(N/L)I vzdolž svoje osi znotraj tuljave. Silovnice tečejo skozi notranjost in se zunaj vrnejo nazaj — kot palični magnet. Povečaj I ali gostoto ovojev in glej rast notranjih puščic B v odčitku.
- B ≈ μ₀NI/L
- Znotraj enakomerno
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Solenoid (tesno navita tuljava) nosi tok skozi svojih mnogih ovojev. Če povečaš tok, ali jakost notranjega polja skalira v neposredni sorazmernosti?
Predvidevanja za pretehtanje
- Polje raste hitreje kot tok, ker se prispevek vsakega ovoja sešteva.
- Da — notranje polje je neposredno sorazmerno s tokom.
- Notranje polje ni odvisno od toka.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Tok tuljave I (A)
Kaj izmeriš:
- Notranje polje B (mT)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev solenoid-field in pritisni Ponastavi. Solenoid ima 400 ovojev po dolžini 0,45 m.
- Omogoči odčitek jakosti notranjega polja.
- Nastavi tok tuljave za vsak poskus in zabeleži jakost notranjega polja.
Vodilna enačba
Notranje polje solenoida — B = μ₀(N/L)I
Dolg, tesno navit solenoid proizvodi skoraj enakomerno notranje magnetno polje, določeno z gostoto ovojev in tokom: B = μ₀NI/L, kjer je N skupno število ovojev in L dolžina solenoida.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj B = μ₀NI/L z μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0,45 m. Primerjaj s tabelo.
- Razloži, zakaj je notranje polje odvisno od števila ovojev na enoto dolžine (N/L), ne od ovojev in dolžine ločeno — daljši solenoid s sorazmerno več ovoji da isto polje.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Elektromagnet (kot na dvigalni žerjavi odpada) je v bistvu solenoid, ovit okoli železnega jedra, ki lahko pomnoži polje za faktor stotine ali tisoče (visoka permeabilnost jedra). Razloži, zakaj čisti solenoid z zračnim jedrom, kot ta, proizvodi precej šibkejše polje pri istem toku in ovojih.
- Zunaj idealnega solenoida je magnetno polje blizu nič, za razliko od polja ene same žice, ki se širi navzven. Z polji mnogih posamičnih ovojev razloži, zakaj se polji nasprotnih strani tuljave zunaj v veliki meri izničita, znotraj pa okrepita.
- 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
- Dobrodošli pri polju solenoida
- Izberi solenoid
- Pritisni Predvajaj
- Polje znotraj solenoida
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →