Електромагнетизм
Провідник зі струмом
Стрілки B обертаються навколо провідника; підніміть струм I і зчитуйте B у мТ.
Провідник зі струмом — інтерактивне моделювання: Електромагнетизм. Стрілки B обертаються навколо провідника; підніміть струм I і зчитуйте B у мТ. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.
Магнітне поле провідника
Стрілки B кружляють навколо провідника; підніміть струм I і зчитуйте B у мТ.
Довгий прямий провідник зі струмом I дає кругові лінії поля B навколо провідника (закон Ампера: B ∝ I/r). Правило правої руки дає напрям: великий палець вздовж I, пальці закриваються разом із B. Символи ⊗/⊙ позначають поле в сторінку/з сторінки. Підніміть I і зчитуйте B у мТ на фіксованій відстані — подвоєння I подвоює B.
- B ∝ I/r
- Правило правої руки
Короткий опис дослідження
Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію
Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.
Рушійне запитання
Прямий провідник несе сталий струм. Коли ви віддаляєте пробну точку від провідника, напруженість магнітного поля спадає так само, як поле електричного заряду?
Прогнози для зважування
- Так — це простий спад 1/r², як у точкового заряду.
- Поле не залежить від відстані до провідника.
- Ні — поле провідника зі струмом спадає інакше, ніж поле точкового заряду, бо струм — протяжне (лінійне) джерело, не точка.
Ролі змінних
Що ви задаєте:
- Перпендикулярна відстань d (m)
Що ви вимірюєте:
- Напруженість |B_z| (µT)
Як проходить дослідження
- Відкрийте пресет поля провідника та натисніть «Скинути». Провідник несе фіксований струм 8 A на відрізку 4.8 м.
- Увімкніть показ напруженості поля.
- Задайте перпендикулярну відстань від середини провідника для кожного заміру та запишіть напруженість поля.
Керівне рівняння
Поле скінченного провідника зі струмом — B = μ₀I/(2πr)
Закон Біо–Савара, проінтегрований вздовж скінченного прямого провідника, дає магнітне поле, що кружляє навколо провідника і залежить і від перпендикулярної відстані, і від довжини провідника через ту саму інтерполюючу форму, що й скінчена лінія заряду.
Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити
- Для одного заміру обчисліть |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) з μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 м. Порівняйте з таблицею.
- Порівняйте форму цієї формули з формулою електричного поля в експерименті з лінійним зарядом. Поясніть, чому і скінчений заряджений стрижень, і скінчений провідник зі струмом дають поля з тим самим типом залежності від відстані — близько 1/d біля провідника, ближче до 1/d² вдалині.
Де це трапляється за межами лабораторії
- Для ідеалізованого нескінченного провідника поле спрощується до класичного B = μ₀I/(2πd) — чистого спаду 1/d. На якій відстані порівняно з довжиною 4.8 м ви очікували б, що формула скінченного провідника цього експерименту близько збігатиметься з наближенням нескінченного?
- Стрілка компаса біля провідника зі струмом відхиляється, щоб вирівнятися з його магнітним полем. Поясніть, використовуючи правило правої руки, чому поле кружляє навколо провідника, а не вказує радіально назовні, як електричне поле.
- 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
- Вітаємо в полі провідника
- Виберіть провідник
- Натисніть «Запустити»
- Поле B навколо провідника
- Відкрийте панель властивостей
- У вас вийшло!
Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.
Відкрити інтерактивну лабораторію →
Завантажити лабораторний аркуш →