Từ trường của dây dẫn có dòng điện

1 · Dự đoán

Một dây dẫn thẳng mang dòng điện ổn định. Khi bạn di chuyển một điểm kiểm tra ra xa dây hơn, cường độ từ trường có giảm giống như trường của điện tích không?

• Có — đó đơn giản là sự suy giảm 1/r², giống như một khoản phí điểm.
• Trường không phụ thuộc vào khoảng cách từ dây.
• Không - trường của dây dẫn dòng điện rơi ra khác với điện tích điểm, vì dòng điện là nguồn (đường) mở rộng chứ không phải điểm.

2 · Thiết lập

1. Mở cài đặt trước trường dây và nhấn Đặt lại. Dây mang dòng điện cố định 8 A trên một đoạn 4,8 m.
2. Kích hoạt tính năng đọc cường độ trường.
3. Đặt khoảng cách vuông góc tính từ điểm giữa của dây cho mỗi lần thử và ghi lại cường độ trường.

3 · Thu thập dữ liệu

Cốt truyện |B_z| (trục y) so với 1/d (trục x) cho ba lần thử của bạn. Nó có vẻ tuyến tính hơn so với việc vẽ đồ thị theo 1/d² không?

4 · Phân tích

1. Đối với một lần thử, hãy tính |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) sử dụng μ₀ = 4 π×10⁻⁷ H/m, I = 8 A, L_half = 2.4 m. So sánh với bảng.
2. So sánh hình dạng của công thức này với công thức điện trường của thí nghiệm điện tích đường dây. Giải thích tại sao cả một thanh tích điện hữu hạn và một dây dẫn hữu hạn mang dòng điện đều tạo ra các trường có cùng loại phụ thuộc khoảng cách - gần 1/d ở gần dây, gần 1/d2 ở xa.

5 · Gia hạn

1. Đối với dây vô hạn được lý tưởng hóa, trường đơn giản hóa thành B = μ₀I/(2πd) cổ điển — một dự phòng 1 /d sạch. Ở khoảng cách nào so với chiều dài 4.8 m của sợi dây này, bạn mong đợi công thức dây dẫn hữu hạn của thử nghiệm này khớp chặt chẽ với giá trị gần đúng dây dẫn vô hạn đó?
2. Một kim la bàn đặt gần một dây dẫn mang dòng điện bị lệch hướng theo từ trường của dây dẫn đó. Giải thích, bằng cách sử dụng quy tắc bàn tay phải, tại sao trường lại quay quanh dây chứ không hướng thẳng ra ngoài như điện trường.

Vật lý đằng sau thí nghiệm này

← Quay lại thử nghiệm