Magnetické pole solenoidu s proudem
Pokus číslo: 1882
Cíl pokusu
Cílem pokusu je názorně ukázat tvary magnetických indukčních čar v okolí vodiče tvaru solenoidu, kterým protéká proud.
Teorie
V okolí vodiče s proudem vzniká magnetické pole. Pro magnetickou indukci v okolí přímého vodiče platí \[B=\frac{\mu I}{2 \pi d},\] kde d je vzdálenost od vodiče, I velikost proudu ve vodiči a \(\mu\) permeabilita prostředí.
Toto pole je možné ilustrovat pomocí magnetických indukčních čar. Okolo vodiče s proudem tvoří magnetické indukční čáry uzavřené kružnice ležící v rovině kolmé na osu vodiče a se středy ležícími v ose vodiče. Magnetická indukce má směr tečny k těmto indukčním čarám, její orientaci lze určit pomocí pravidla pravé ruky (viz např. úloha Vzájemné působení vodičů s proudem).
Má-li vodič podobu cívky ve tvaru solenoidu, má magnetické pole podobný tvar jako magnetické pole okolo permanentního válcového magnetu – jeden konec cívky potom odpovídá severnímu pólu magnetu, druhý konec jižnímu pólu. Při experimentu jsou ale vidět indukční čáry pouze uvnitř cívky.
Pomůcky
- zdroj stejnosměrného proudu o hodnotách přibližně 20 A
- elektrické vodiče
- speciální vodič tvaru solenoidu nejlépe procházející průhlednou podložkou
- železné piliny
- bílý podkladový papír
Postup
Zapojíme a připravíme zdroj proudu, na podložku vodiče nasypeme malé množství železných pilin. Vodič připojíme ke zdroji. Po zapnutí zdroje na podložku poklepeme, aby se piliny mohly překonfigurovat podle magnetického pole vodiče. Ihned poté zdroj vypneme.
Vzhledem k vysokům proudům v obvodu je vhodné vodiče zapojovat dvojitě, tzn. vždy dva vodiče paralelně.
Vzorový výsledek
Vzorový výsledek ukazuje video níže.
Detail výsledku je možné vidět na fotografii.
Z fotografie je vidět, že pole uvnitř solenoidu je poměrně homogenní. Navíc jsou (vzhledem k malé hustotě závitů cívky) vidět i indukční čáry okolo jednotlivých vodičů. Naopak, pole okolo cívky je poměrně slabé, indukční čáry zde proto vidět nejsou.
