Magnetfältet från en strömförande tråd

1 · Förutsäg

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?

• 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.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Trådfält och tryck på Återställ. Tråden bär en fast ström på 8 A över ett segment av 4.8 m.
2. Aktivera avläsningen av fältstyrkan.
3. Ställ in det vinkelräta avståndet från trådens mittpunkt för varje försök och notera fältstyrkan.

3 · Samla data

Rita |B_z| (y-axeln) mot 1/d (x-axeln) för dina tre försök. Ser det mer linjärt ut än vid ritning mot 1/d²?

4 · Analysera

1. 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.
2. 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.

5 · Utvidga

1. 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?
2. 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.

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik