載流導線的磁場

1·預測

直導線承載穩定的電流。當您將測試點移離電線更遠時，磁場強度是否會像電荷場一樣下降？

• 是的——這是一個簡單的 1/r² 衰減，與點電荷相同。
• 該場不取決於與電線的距離。
• 否——載流導線的磁場衰減方式與點電荷不同，因為電流是延展的（線狀）源，而不是點源。

2·設定

1. 開啟 wire-field 預設並按下 Reset。此電線在 4.8 m 的線段上承載 8 A 的固定電流。
2. 啟用磁場強度讀數。
3. 設定每次試驗距導線中點的垂直距離並記錄場強。

3·收集數據

針對三次試驗，繪製|B_z|（Y軸）相對1/d（x軸）的關係圖。它看起來是否比相對1/d²繪製時更接近直線？

4·分析

1. 一次試驗，計算 |B| = μ₀|I|L_half/(2πd√(L_half² + d²)) 使用 μ₀ = 4π×10⁻⁷ H/m，I = 8 A，L_half = 2.4 m。與表比較。
2. 將這個公式的形式與line-charge實驗的電場公式進行比較。請解釋為什麼有限長帶電棒和有限長載流導線，會產生具有相同類型距離依賴性的場——靠近導線時接近1/d，遠離時接近1/d²。

5·擴展

1. 對於理想化的無限長導線，磁場簡化為經典的B = μ₀I/(2πd)——一個簡潔的1/d衰減。相對於這條導線4.8 m的長度，在多大距離下你會預期本實驗的有限導線公式會與那個無限導線近似高度吻合？
2. 放置在載流導線附近的指南針指針會偏轉，以與導線的磁場對齊。請利用右手定則解釋，為什麼磁場是環繞導線而不是像電場那樣徑向向外輻射。

這個實驗背後的物理原理

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