Pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem — symulacja 3D

Przewodnik, w którym płynie prąd elektryczny, wytwarza wokół siebie pole magnetyczne. Wokół prostoliniowego przewodnika linie pola magnetycznego mają kształt współśrodkowych okręgów leżących w płaszczyznach prostopadłych do przewodnika. Wartość indukcji magnetycznej w odległości \( r \) od przewodnika opisuje wzór \( B = \dfrac{\mu_0 I}{2 \pi r} \), gdzie \( \mu_0 = 4\pi \cdot 10^{-7}\ \mathrm{\dfrac{T \cdot m}{A}} \) to przenikalność magnetyczna próżni, a \( I \) — natężenie prądu.

Zwrot linii pola wyznaczamy za pomocą reguły śruby prawoskrętnej albo równoważnej reguły prawej dłoni: jeżeli kciuk prawej dłoni skierujemy zgodnie z kierunkiem prądu w przewodniku, to zgięte palce wskażą zwrot linii pola magnetycznego wokół niego.

Pętla kołowa (pojedynczy zwój) — w środku pętli o promieniu \( R \) indukcja wynosi \( B = \dfrac{\mu_0 I}{2R} \). Regułę prawej dłoni stosujemy tu „odwrotnie”: zgięte palce prowadzimy zgodnie z kierunkiem prądu w zwoju, a kciuk wskazuje zwrot pola wewnątrz pętli.
Solenoid (zwojnica) — wewnątrz długiego solenoidu o \( N \) zwojach i długości \( L \) pole jest niemal jednorodne, o wartości \( B = \mu_0 \dfrac{N}{L} I \). Zgięte palce prawej dłoni ustawiamy zgodnie z kierunkiem prądu w zwojach; wyprostowany kciuk wskazuje wtedy kierunek pola wewnątrz zwojnicy, czyli stronę jej bieguna północnego.

Symulacja — Pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem — symulacja 3D - Medianauka.pl — symulacja interaktywna

Instrukcja i ćwiczenia

Wybierz rodzaj przewodnika przyciskami nad symulacją. Obracaj widok, przeciągając wskaźnikiem (albo klawiszami strzałek po ustawieniu fokusu na widoku); przyciski +/− w rogu widoku, klawisze +/− albo kółko myszy (po kliknięciu widoku) przybliżają i oddalają, a przycisk ⟲ przywraca widok początkowy. Suwak „Gęstość linii pola” zmienia liczbę rysowanych linii.
Kropki na przewodniku pokazują umowny przepływ prądu (prędkość rośnie z natężeniem \( I \)); animacja jest automatycznie wyłączana przy systemowym ustawieniu ograniczenia ruchu.
Zmieniaj natężenie prądu i parametry geometryczne suwakami — obserwuj wartość indukcji magnetycznej \( B \) oraz długość zielonego wektora \( \vec{B} \) w punkcie pomiarowym.
Niebieskie linie pola to schematyczny wybór reprezentatywnych linii — ich liczba i zagęszczenie nie przedstawiają ilościowo wartości \( B \). Suwak \( r \) przesuwa jedynie punkt pomiarowy, nie zmienia pola.
Ćwiczenie 1. Dla przewodnika prostoliniowego podwój odległość \( r \) (np. z 5 cm na 10 cm). Ile razy zmalała wartość \( B \)?
Ćwiczenie 2. Dla pętli kołowej dwukrotnie zwiększ promień \( R \). Jak zmieniła się indukcja w środku pętli?
Ćwiczenie 3. Dla solenoidu podwój liczbę zwojów \( N \) przy tej samej długości. Jak zmieniło się \( B \) wewnątrz? Zmień kierunek prądu i sprawdź — zgodnie z regułą śruby prawoskrętnej — jak zmienia się zwrot linii pola.

Symulacje z fizyki

Zobacz wszystkie symulacje z fizyki dostępne w naszym serwisie.