Từ trường bên trong một điện từ
1 · Dự đoán
Một cuộn dây điện từ (một cuộn dây quấn chặt) mang dòng điện qua nhiều vòng. Nếu bạn tăng dòng điện, cường độ trường bên trong có tỷ lệ thuận với nhau không?
- Trường này phát triển nhanh hơn hiện tại vì sự đóng góp của mỗi lượt sẽ tăng lên.
- Có - trường bên trong tỷ lệ thuận với dòng điện.
- Trường bên trong không phụ thuộc vào dòng điện.
2 · Thiết lập
- Mở cài đặt trước trường điện từ và nhấn Đặt lại. Cuộn dây có 400 vòng trên chiều dài 0,45 m.
- Kích hoạt tính năng đọc cường độ trường bên trong.
- Đặt dòng điện cuộn dây cho mỗi lần thử và ghi lại cường độ trường bên trong.
3 · Thu thập dữ liệu
| Dòng điện cuộn dây I (A) | Lĩnh vực nội thất B (mT) |
|---|---|
| 1.00 | |
| 2.00 | |
| 3.00 |
Vẽ biểu đồ cường độ trường B (trục y) so với I hiện tại (trục x) cho ba lần thử của bạn. Đường thẳng có đi qua gốc tọa độ không?
4 · Phân tích
- Đối với một lần thử, hãy tính B = μ₀NI/L bằng μ₀ = 4 π×10⁻⁷ H/m, N = 400 , L = 0.45 m. So sánh với bảng.
- Giải thích tại sao trường bên trong phụ thuộc vào số vòng trên một đơn vị chiều dài (N/L), chứ không phụ thuộc vào số vòng và chiều dài riêng biệt - một cuộn dây dài hơn với số vòng tương ứng nhiều hơn sẽ cho cùng một trường.
5 · Gia hạn
- Nam châm điện (như trong cần cẩu ở bãi phế liệu) về cơ bản là một cuộn dây điện từ quấn quanh lõi sắt, có thể nhân từ trường lên hàng trăm hoặc hàng nghìn (độ thấm cao của lõi). Giải thích tại sao một cuộn dây điện từ lõi không khí đơn giản như thế này lại tạo ra từ trường yếu hơn nhiều đối với cùng một dòng điện và số vòng quay.
- Bên ngoài một cuộn dây điện từ lý tưởng, từ trường gần bằng 0, không giống như trường của một dây dẫn kéo dài ra ngoài từ nó. Giải thích, bằng cách sử dụng nhiều trường quay riêng lẻ, tại sao trường từ các phía đối diện của cuộn dây phần lớn triệt tiêu ở bên ngoài nhưng lại tăng cường ở bên trong.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Trường nội thất điện từ
Một cuộn dây điện từ dài và quấn chặt tạo ra một từ trường bên trong gần như đồng nhất được thiết lập bởi mật độ vòng dây và dòng điện của nó: B = μ₀NI/L, trong đó N là tổng số vòng dây và L là chiều dài của cuộn dây điện từ.