แม่เหล็กไฟฟ้า
สนามโซเลนอยด์
ประจุทดสอบสองตัว: ภายในขดลวด F_B ≠ 0; ภายนอก F_B = 0 เลือกแต่ละตัวเพื่อเปรียบเทียบ
สนามโซเลนอยด์ — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ ประจุทดสอบสองตัว: ภายในขดลวด F_B ≠ 0; ภายนอก F_B = 0 เลือกแต่ละตัวเพื่อเปรียบเทียบ ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
สนามโซเลนอยด์
ภายในโซเลนอยด์ B ≈ μ₀(N/L)I — ลูกศรสม่ำเสมอตามแนวแกน
โซเลนอยด์ที่มี N รอบตลอดความยาว L และกระแส I สร้าง B ≈ μ₀(N/L)I ที่สม่ำเสมอโดยประมาณตามแนวแกนภายในขดลวด เส้นสนามวิ่งผ่านภายในและวนกลับด้านนอก—เหมือนแท่งแม่เหล็ก เพิ่ม I หรือความหนาแน่นของรอบแล้วดูลูกศร B ภายในเพิ่มขึ้นในค่าที่แสดง
- B ≈ μ₀NI/L
- สม่ำเสมอด้านใน
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
โซเลนอยด์ (คอยล์ที่พันแน่น) พากระแสผ่านรอบมากมาย ถ้าเพิ่มกระแส ความเข้มสนามภายในโตตามสัดส่วนตรงหรือไม่
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- สนามโตเร็วกว่ากระแส เพราะส่วนช่วยของทุกรอบสะสมทับกัน
- ใช่ — สนามภายในแปรผันตรงกับกระแส
- สนามภายในไม่ขึ้นกับกระแส
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- กระแสขดลวด I (A)
สิ่งที่คุณวัด:
- สนามภายใน B (mT)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดค่าที่ตั้งไว้ solenoid-field แล้วกดรีเซ็ต โซเลนอยด์มี 400 รอบบนความยาว 0.45 m
- เปิดค่าแสดงความเข้มสนามภายใน
- ตั้งกระแสคอยล์ในแต่ละรอบแล้วบันทึกความเข้มสนามภายใน
สมการควบคุม
สนามภายในโซเลนอยด์ — B = μ₀(N/L)I
โซเลนอยด์ยาวที่พันแน่นสร้างสนามแม่เหล็กภายในเกือบสม่ำเสมอ กำหนดโดยความหนาแน่นรอบพันกับกระแส: B = μ₀NI/L โดย N คือจำนวนรอบพันทั้งหมด และ L คือความยาวโซเลนอยด์
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ B = μ₀NI/L โดยใช้ μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m เทียบกับตาราง
- อธิบายว่าเหตุใดสนามภายในจึงขึ้นกับจำนวนรอบต่อหนึ่งหน่วยความยาว (N/L) ไม่ใช่รอบกับความยาวแยกกัน — โซเลนอยด์ยาวกว่าที่มีรอบมากกว่าตามสัดส่วนให้สนามเดียวกัน
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- ไฟฟ้าแม่เหล็ก (อย่างเครนลากเหล็กในลานขยะ) คือโซเลนอยด์พันรอบแกนเหล็ก ซึ่งคูณสนามได้หลายร้อยหรือหลายพันเท่า (ความยินยอมสูงของแกน) อธิบายว่าเหตุใจโซเลนอยด์แกนอากาศธรรมดาอย่างนี้จึงให้สนามอ่อนกว่ามากที่กระแสและรอบเดียวกัน
- ภายนอกโซเลนอยด์อุดมคติ สนามแม่เหล็กใกล้ศูนย์ ต่างจากสนามของลวดเดี่ยวที่แผ่ออกไป ใช้สนามของรอบแต่ละรอบอธิบายว่าเหตุใดสนามจากสองฝั่งตรงข้ามของคอยล์จึงหักลบกันมากข้างนอกแต่เสริมกันข้างใน
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ สนามโซเลนอยด์
- เลือกโซเลนอยด์
- กดเล่น
- สนามภายในโซเลนอยด์
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ