Kalkulator pola magnetycznego (przewód, pętla, solenoid i toroid)

Wpisz swoje wartości. Odpowiedź i pełne rozwiązanie aktualizują się w trakcie pisania.

Wynik

Indukcja magnetyczna B5,027 mT
Indukcja magnetyczna B50,27 G
W porównaniu z polem Ziemi (około 50 µT)100,5 ×

Oblicz indukcję magnetyczną B wytwarzaną przez prąd: wokół długiego prostego przewodu, w środku kołowej pętli lub cewki, wewnątrz długiego solenoidu i wewnątrz toroidu, opcjonalnie z żelaznym rdzeniem. Piąty tryb podaje siłę działającą na przewód z prądem w polu magnetycznym. Wyniki są w teslach i gaussach i porównane z polem magnetycznym Ziemi.

Rozwiązanie krok po kroku

Przenikalność magnetyczna próżni

μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T·m/A

Wewnątrz długiego solenoidu

n = N/L = 500/0,25 = 2000 zwojów na metr
B = μ₀·μr·n·I = 4π × 10⁻⁷·1·2000·2 = 5,027 mT
Pole wewnątrz jest prawie jednorodne i nie zależy od promienia; przy końcach spada do około połowy.

Najważniejsze wzory

Długi prosty przewód
B = μ0I/(2πr)
Środek płaskiej cewki
B = μ0NI/(2R)
Długi solenoid
B = μ0nI, n = N/L
Stała
μ0 = 4π × 10⁻⁷ T·m/A
Siła na przewód
F = BIL·sin θ
Siła działająca na ładunek
F = |q|vB·sin θ
Ruch po okręgu
r = mv/(|q|B), T = 2πm/(|q|B)
Równoległe przewody
F/L = μ0I1I2/(2πd)
Strumień
Φ = BA·cos θ
Prawo Faradaya
ε = −N·ΔΦ/Δt
Poruszający się pręt
ε = BLv
Generator
E0 = NBAω, Erms = E0/√2
Indukcyjność
ε = L·ΔI/Δt, L = μ0N²A/l, W = ½LI²
Indukcyjność wzajemna
ε2 = M·di1/dt, M = k√(L1L2)
Selektor prędkości i spektrometr
v = E/B, r = √(2mV/|q|)/B

Jak obliczyć pole magnetyczne prądu

  1. Użyj przenikalności magnetycznej próżni μ₀ = 4π × 10⁻⁷ T·m/A i zamień wszystkie długości na metry.
  2. Długi prosty przewód: B = μ₀·I/(2π·r) w odległości r. Linie pola są okręgami wokół przewodnika (reguła prawej dłoni).
  3. Środek kołowej pętli o N zwojach: B = μ₀·N·I/(2R).
  4. Długi solenoid: B = μ₀·μr·n·I, gdzie n = N/L to liczba zwojów na metr; pole wewnątrz jest prawie jednorodne. Toroid: B = μ₀·μr·N·I/(2π·r).
  5. Siła działająca na prosty przewód w polu: F = B·I·L·sin θ, gdzie θ jest kątem między przewodem a polem.

Pytania i odpowiedzi

Czym różni się tesla od gaussa?

Oba mierzą indukcję magnetyczną. Tesla jest jednostką SI i 1 T = 10 000 gaussów. Pole Ziemi wynosi około 50 µT, czyli 0,5 G; magnes na lodówkę to około 5 mT, a tomograf MRI 1,5 do 3 T.

Dlaczego żelazny rdzeń zwiększa pole?

Żelazo ma dużą przenikalność względną μr, często kilka tysięcy, więc mnoży pole. Ale żelazo nasyca się przy około 1,5 do 2 T, więc powyżej tego prosty wzór zawyża pole.

Jak dokładny jest wzór na solenoid?

Jest dokładny dla nieskończenie długiego solenoidu. Dla rzeczywistej cewki jest dobry w pobliżu środka, gdy długość jest znacznie większa niż promień; na końcach pole spada do około połowy.

W którą stronę działa siła na przewód?

Prostopadle zarówno do przewodu, jak i do pola, zgodnie z regułą prawej dłoni (lub regułą lewej dłoni Fleminga). Jest największa, gdy przewód jest prostopadły do pola, i zero, gdy biegnie wzdłuż pola.

Przećwicz to sam

Ćwicz: Pola magnetyczne i indukcja

Kalkulator daje odpowiedź. Na egzaminie potrzebujesz metody: ćwicz ją na nowych zadaniach z podpowiedziami i rozwiązaniami.

</> Osadź

Bezpłatnie dla nauczycieli i szkół: wklej ten kod na stronę kursu, do LMS lub na swoją stronę. Studenci mogą korzystać z kalkulatora i rozwiązania krok po kroku bez konta.

Więcej kalkulatorów