สนามแม่เหล็กภายในโซเลนอยด์

1 · ทำนาย

โซเลนอยด์ (คอยล์ที่พันแน่น) พากระแสผ่านรอบมากมาย ถ้าเพิ่มกระแส ความเข้มสนามภายในโตตามสัดส่วนตรงหรือไม่

• สนามโตเร็วกว่ากระแส เพราะส่วนช่วยของทุกรอบสะสมทับกัน
• ใช่ — สนามภายในแปรผันตรงกับกระแส
• สนามภายในไม่ขึ้นกับกระแส

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ solenoid-field แล้วกดรีเซ็ต โซเลนอยด์มี 400 รอบบนความยาว 0.45 m
2. เปิดค่าแสดงความเข้มสนามภายใน
3. ตั้งกระแสคอยล์ในแต่ละรอบแล้วบันทึกความเข้มสนามภายใน

3 · เก็บข้อมูล

พล็อตความเข้มสนาม B (แกน y) กับกระแส I (แกน x) จากสามรอบการทดลอง เส้นตรงผ่านจุดกำเนิดหรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ B = μ₀NI/L โดยใช้ μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m เทียบกับตาราง
2. อธิบายว่าเหตุใดสนามภายในจึงขึ้นกับจำนวนรอบต่อหนึ่งหน่วยความยาว (N/L) ไม่ใช่รอบกับความยาวแยกกัน — โซเลนอยด์ยาวกว่าที่มีรอบมากกว่าตามสัดส่วนให้สนามเดียวกัน

5 · ต่อยอด

1. ไฟฟ้าแม่เหล็ก (อย่างเครนลากเหล็กในลานขยะ) คือโซเลนอยด์พันรอบแกนเหล็ก ซึ่งคูณสนามได้หลายร้อยหรือหลายพันเท่า (ความยินยอมสูงของแกน) อธิบายว่าเหตุใจโซเลนอยด์แกนอากาศธรรมดาอย่างนี้จึงให้สนามอ่อนกว่ามากที่กระแสและรอบเดียวกัน
2. ภายนอกโซเลนอยด์อุดมคติ สนามแม่เหล็กใกล้ศูนย์ ต่างจากสนามของลวดเดี่ยวที่แผ่ออกไป ใช้สนามของรอบแต่ละรอบอธิบายว่าเหตุใดสนามจากสองฝั่งตรงข้ามของคอยล์จึงหักลบกันมากข้างนอกแต่เสริมกันข้างใน

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง