载流导线的磁场

1·预测

直导线承载稳定的电流。当您将测试点移离电线更远时，磁场强度是否会像电荷场一样下降？

• 是的——这是一个简单的 1/r² 衰减，与点电荷相同。
• 该场不取决于距电线的距离。
• 否——载流导线的磁场衰减方式与点电荷不同，因为电流是延展的（线状）源，而不是点源。

2·设置

1. 打开「载流导线的磁场（wire-field）」预设并按重置。该电线在 4.8 m 的线段上承载 8 A 的固定电流。
2. 启用磁场强度读数。
3. 设置每次试验距导线中点的垂直距离并记录场强。

3·收集数据

针对三次试验，绘制|B_z|（y轴）相对1/d（x轴）的关系图。它看起来是否比相对1/d²绘制时更接近直线？

4·分析

1. 对于一次试验，计算 |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。与表比较。
2. 将这个公式的形式与line-charge实验的电场公式进行比较。请解释为什么有限长带电棒和有限长载流导线，会产生具有相同类型距离依赖性的场——靠近导线时接近1/d，远离时接近1/d²。

5·扩展

1. 对于理想化的无限长导线，磁场简化为经典的B = μ₀I/(2πd)——一个简洁的1/d衰减。相对于这条导线4.8 m的长度，在多大距离下你会预期本实验的有限导线公式会与那个无限导线近似高度吻合？
2. 放置在载流导线附近的指南针指针会偏转，以与导线的磁场对齐。请利用右手定则解释，为什么磁场是环绕导线而不是像电场那样径向向外辐射。

这个实验背后的物理原理

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