สนามแม่เหล็กของลวดพากระแส

1 · ทำนาย

ลวดตรงเลี่ยมพากระแสคงที่ เมื่อเลื่อนจุดทดสอบให้ไกลจากลวด ความเข้มสนามแม่เหล็กลดลงแบบเดียวกับสนามของประจุไฟฟ้าหรือไม่

• ใช่ — ลดแบบ 1/r² เรียบง่าย เหมือนประจุจุด
• สนามไม่ขึ้นกับระยะจากลวด
• ไม่ — สนามของลวดกระแสลดต่างจากประจุจุด เพราะกระแสเป็นแหล่งแบบแผ่ (เส้น) ไม่ใช่จุด

2 · จัดเตรียม

1. เปิดค่าที่ตั้งไว้ wire-field แล้วกดรีเซ็ต ลวดพากระแสคงที่ 8 A ตลอดช่วง 4.8 m
2. เปิดค่าแสดงความเข้มสนาม
3. ตั้งระยะตั้งฉากจากจุดกึ่งกลางลวดในแต่ละรอบแล้วบันทึกความเข้มสนาม

3 · เก็บข้อมูล

พล็อต |B_z| (แกน y) กับ 1/d (แกน x) จากสามรอบการทดลอง ดูเป็นเชิงเส้นกว่าการพล็อตกับ 1/d² หรือไม่

4 · วิเคราะห์

1. สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) โดยใช้ μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m เทียบกับตาราง
2. เทียบรูปร่างสูตรนี้กับสูตรสนามไฟฟ้าของการทดลอง line-charge อธิบายว่าเหตุใจทั้งแท่งประจุจำกัดและลวดกระแสจำกัดจึงให้สนามที่ขึ้นกับระยะแบบเดียวกัน — ใกล้ลวดเข้าใกล้ 1/d ไกลออกไปเข้าใกล้ 1/d²

5 · ต่อยอด

1. สำหรับลวดอุดมคติที่ยาวไม่สิ้นสุด สนามย่อเหลือ B = μ₀I/(2πd) แบบคลาสสิก ซึ่งลดตาม 1/d อย่างสะอาด ที่ระยะเท่าใดเมื่อเทียบกับความยาว 4.8 m ของลวดนี้ คุณคาดว่าสูตรลวดมีจำกัดของการทดลองนี้จะเข้าใกล้ค่าประมาณลวดไม่สิ้นสุดอย่างใกล้ชิด
2. เข็มเข็มทิศที่วางใกล้ลวดกระแสจะเอียงไปเทียบสนามแม่เหล็กของลวด ใช้กฎมือขวาอธิบายว่าเหตุใจสนามจึงวนรอบลวด แทนที่จะชี้แนวรัศมีออกแบบสนามไฟฟ้า

ฟิสิกส์เบื้องหลังการทดลองนี้

← กลับไปการทดลอง