Prawo Biota-Savarta - Stanowisko Dydaktyczne EXP400040 (Fizyka)

Prawo Biota-Savarta – prawo stosowane w elektromagnetyzmie i dynamice płynów. Pozwala określić w dowolnym punkcie przestrzeni indukcję pola magnetycznego, której źródłem jest element przewodnika, przez który płynie prąd elektryczny. Oryginalna wersja została sformułowana dla pola magnetycznego.

Trójosiowy miernik Tesla pozwala na łatwą rejestrację wartości poziomów pola magnetycznego. Oprogramowanie umożliwia pobieranie wartości pomiarowych bezpośrednio na komputerze, co pomaga w szybszym tworzeniu praktycznych raportów z ćwiczeń. W pakiecie ćwiczeń proponujemy badanie prawa Biota-Savarta za pomocą dwóch klasycznych elementów, a mianowicie cewki Helmholtza oraz cewki elektromagnetycznej (solenoid).

                                             

Cewka elektromagnetyczna (solenoid) to urządzenie składające się z drutu elektrycznego nawijanego spiralnie w celu utworzenia długiej cewki. Dzięki przepływowi prądu, wytwarzane jest pole magnetyczne - w spirali pole jest praktycznie jednorodne. Zaletą cewki elektromagnesu (solenoid) jest jej jednorodność. Jednak są też wady: zajmuje więcej miejsca niż cewki Helmholtza i nie może generować silnego pola magnetycznego bez kosztownego sprzętu i systemu chłodzenia.

Cewki Helmholtza to urządzenia składające się z dwóch okrągłych cewek o tym samym promieniu, równoległych i umieszczonych naprzeciw siebie w odległości równej ich promieniowi. Obieg prądu elektrycznego w tych cewkach wytwarza w ich sąsiedztwie pole magnetyczne, które ma tę cechę, że jest szczególnie równomierne w środku urządzenia w mniejszej objętości niż same cewki. Ten typ cewki jest często używany w fizyce do tworzenia stosunkowo niskich quasi-jednorodnych pól magnetycznych przy użyciu niewielkiej ilości sprzętu. Można go na przykład wykorzystać do wyeliminowania ziemskiego pola magnetycznego, aby zapobiec zakłóceniu eksperymentu. Cewki Helmholtza można modelować za pomocą dwóch kombinacji n zwojów, przez które przepływa ten sam prąd I, o tych samych promieniach R i oddzielonych odległością R.