Natężenie pola magnetycznego — model 3D

Natężenie pola magnetycznego \( H \) opisuje pole magnetyczne wytwarzane przez prądy elektryczne niezależnie od ośrodka. Jednostką natężenia pola jest amper na metr \( \mathrm{\tfrac{A}{m}} \). Wokół długiego prostoliniowego przewodnika z prądem \( I \) w odległości \( r \) natężenie pola wynosi \( H = \tfrac{I}{2\pi r} \), a wewnątrz długiego solenoidu o \( N \) zwojach i długości \( l \) jest równe \( H = nI = \tfrac{NI}{l} \), gdzie \( n = \tfrac{N}{l} \) to gęstość zwojów.

Od natężenia pola \( H \) należy odróżnić indukcję magnetyczną \( B \), która zależy także od ośrodka: \( B = \mu_0 \mu_r H \), gdzie \( \mu_0 = 4\pi\cdot 10^{-7}\ \mathrm{\tfrac{T\cdot m}{A}} \) to przenikalność magnetyczna próżni, a \( \mu_r \) — względna przenikalność magnetyczna ośrodka. Na modelu przestrzennym zobaczysz, że linie pola przewodnika to okręgi w płaszczyznach prostopadłych do przewodnika, a pole wewnątrz długiego solenoidu jest jednorodne i skierowane wzdłuż jego osi.

PREMIUM

Część interaktywna

Ta symulacja jest dostępna w Premium

Uruchamiaj pomiary na żywo, buduj wykresy i analizuj błędy w pełnej, interaktywnej wersji.

Odblokuj w Premium

Jak korzystać z symulacji?

1. W trybie Przewodnik prostoliniowy zmieniaj natężenie prądu \( I \) oraz odległość \( r \). Niebieskie strzałki na okręgu pokazują kierunek i względną wartość \( H \) — obróć model, aby zobaczyć, że linie pola leżą w płaszczyznach prostopadłych do przewodnika.
2. W trybie Solenoid zmieniaj \( I \), liczbę zwojów \( N \) i długość \( l \). Strzałki wewnątrz zwojnicy pokazują jednorodne pole wzdłuż osi; przy stałym \( N \) wydłużanie solenoidu zmniejsza \( H \).
3. Przełączaj ośrodek i porównuj panel wyników: natężenie pola \( H \) nie zmienia się, natomiast indukcja \( B \) zmienia się proporcjonalnie do \( \mu_r \).

Ćwiczenia

• Ustaw w trybie przewodnika \( I = 10\ \mathrm{A} \) i \( r = 0{,}1\ \mathrm{m} \). Oblicz \( H \) na kartce i porównaj z symulacją. Następnie podwój odległość — ile razy zmalało \( H \)?
• W trybie solenoidu ustaw \( N = 1000 \), \( l = 0{,}5\ \mathrm{m} \), \( I = 2\ \mathrm{A} \). Sprawdź obliczeniem wartości \( n \) oraz \( H \).
• Nie zmieniając suwaków, przełącz ośrodek z próżni na ferryt. Ile razy wzrosła indukcja \( B \)? Dlaczego \( H \) pozostało bez zmian?