Solenoid İçindeki Manyetik Alan
1 · Tahmin Et
Bir solenoid (sıkıca sarılmış bir bobin), birçok dönüşü boyunca akımı taşır. Akımı arttırırsanız iç alan şiddeti doğru orantılı olarak mı ölçeklenir?
- Her dönüşün katkısı arttığı için alan akıntıdan daha hızlı büyür.
- Evet — iç alan akımla doğru orantılıdır.
- İç alan akıma bağlı değildir.
2 · Kurulum
- Solenoid alanı ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Solenoidin 0,45 m uzunluğunda 400 dönüşü vardır.
- İç alan gücü ölçümünü etkinleştirin.
- Her deneme için bobin akımını ayarlayın ve iç alan gücünü kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Bobin akımı I (A) | İç alan B (mT) |
|---|---|
| 1.00 | |
| 2.00 | |
| 3.00 |
Üç denemeniz için alan kuvveti B'yi (y ekseni) mevcut I'ye (x ekseni) karşı çizin. Çizgi orijinden düz mü geçiyor?
4 · Analiz et
- Bir deneme için, μ₀ = 4 π×10⁻⁷ H/m, N = 400, L = 0.45 m kullanarak B = μ₀NI/L'yi hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
- İç alanın neden ayrı ayrı dönüşlere ve uzunluğa değil, birim uzunluk başına dönüş sayısına (N/L) bağlı olduğunu açıklayın; orantılı olarak daha fazla dönüşe sahip daha uzun bir solenoid aynı alanı verir.
5 · Uzat
- Bir elektromıknatıs (bir hurdalık vincinde olduğu gibi) esasen demir bir çekirdeğin etrafına sarılmış bir solenoiddir ve bu, alanı yüzlerce veya binlerce kat artırabilmektedir (çekirdeğin yüksek geçirgenliği). Bunun gibi düz hava çekirdekli bir solenoidin neden aynı akım ve dönüşler için çok daha zayıf bir alan ürettiğini açıklayın.
- İdeal bir solenoidin dışında, tek bir telin dışarıya doğru uzanan alanının aksine, manyetik alan sıfıra yakındır. Pek çok bireysel dönüş alanını kullanarak, bobinin karşıt taraflarından gelen alanların neden dışarıda büyük ölçüde iptal edildiğini, ancak içeride güçlendirildiğini açıklayın.
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Solenoid İç Alanı
Uzun, sıkı bir şekilde sarılmış bir solenoid, dönüş yoğunluğu ve akımı tarafından belirlenen neredeyse tekdüze bir iç manyetik alan üretir: B = μ₀NI/L, burada N, toplam dönüş sayısıdır ve L, solenoidin uzunluğudur.