Elektromagnetism
Strömförande ledning
B-piler cirkulerar runt ledningen; höj strömmen I och läs av B i mT.
Strömförande ledning — interaktiv Elektromagnetism-simulering. B-piler cirkulerar runt ledningen; höj strömmen I och läs av B i mT. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Magnetfält kring en ledare
B-pilar cirkulerar runt ledaren; höj strömmen I och läs av B i mT.
En lång rak ledare som bär strömmen I ger cirkulära B-fältlinjer runt ledaren (Ampères lag: B ∝ I/r). Högerhandsregeln ger riktningen: tummen längs I, fingrarna kröker med B. Symbolerna ⊗/⊙ markerar fält in i/ut ur sidan. Höj I och läs av B i mT på fast avstånd — fördubblad I fördubblar B.
- B ∝ I/r
- Högerhandsregeln
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En rak tråd bär en jämn ström. När du flyttar en testpunkt längre bort från tråden, avtar då den magnetiska fältstyrkan på samma sätt som en elektrisk laddnings fält?
Förutsägelser att väga
- Ja — det är ett enkelt 1/r²-avtagande, samma som för en punktladdning.
- Fältet beror inte av avståndet från tråden.
- Nej — en strömförande tråds fält avtar annorlunda än en punktladdnings, eftersom strömmen är en utsträckt (linje-)källa, inte en punkt.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Vinkelrätt avstånd d (m)
Det du mäter:
- Fältstyrka |B_z| (µT)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Trådfält och tryck på Återställ. Tråden bär en fast ström på 8 A över ett segment av 4.8 m.
- Aktivera avläsningen av fältstyrkan.
- Ställ in det vinkelräta avståndet från trådens mittpunkt för varje försök och notera fältstyrkan.
Styrande ekvation
Fältet från en ändlig strömförande tråd — B = μ₀I/(2πr)
Biot–Savarts lag, integrerad längs en ändlig rak tråd, ger ett magnetfält som cirklar runt tråden och beror av både det vinkelräta avståndet och trådens längd, genom samma interpolerande form som för en ändlig laddad linje.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) med μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. Jämför med tabellen.
- Jämför denna formels utseende med formeln för det elektriska fältet i experimentet Laddad linje. Förklara varför både en ändlig laddad stav och en ändlig strömförande tråd ger fält med samma typ av avståndsberoende — nära 1/d nära tråden, närmare 1/d² på långt håll.
Var det här syns utanför labbet
- För en idealiserad oändlig tråd förenklas fältet till det klassiska B = μ₀I/(2πd) — ett rent 1/d-avtagande. På vilket avstånd, jämfört med denna tråds längd på 4.8 m, skulle du förvänta dig att detta experiments formel för ändlig tråd nära matchar den oändliga approximationen?
- En kompassnål placerad nära en strömförande tråd avlänkas och ställer in sig efter trådens magnetfält. Förklara, med högerhandsregeln, varför fältet cirklar runt tråden i stället för att peka radiellt utåt som ett elektriskt fält skulle göra.
- 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
- Välkommen till Ledarens fält
- Välj ledaren
- Tryck på Spela upp
- B-fält kring en ledare
- Öppna panelen Egenskaper
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.