Symulacja interaktywna
Zasada superpozycji pól
Symulacja pozwoli Ci zrozumieć, w jaki sposób graficznie zastosować zasadę superpozycji w przypadku czterech źródeł umieszczonych w wierzchołkach kwadratu.
Symulacja demonstruje zasadę superpozycji pól na przykładzie pola magnetycznego. W każdym z czterech wierzchołków kwadratu umieszczono przewód, przez który płynie prąd. Przewody są nieskończenie długie i prostopadłe do płaszczyzny kwadratu.
Ponumerujmy te przewody oraz odpowiadające im wierzchołki kwadratu, od 1 do 4, w kolejności zgodnej z ruchem wskazówek zegara, zaczynając od przewodu znajdującego się w lewym górnym wierzchołku. Prąd w przewodach 1 i 2 wpływa w płaszczyznę kwadratu, natomiast w przewodach 3 i 4 wypływa z tej płaszczyzny.
Interesuje nas wartość i kierunek wektora indukcji pola magnetycznego w geometrycznym środku kwadratu - w punkcie przecięcia się jego przekątnych. Jeżeli umieścimy w tym punkcie początek wektora pola magnetycznego wytworzonego przez przewód 1, to wektor ten będzie wskazywał wzdłuż przekątnej, w kierunku wierzchołka 4. W tym samym kierunku będzie wskazywał wektor pola pochodzącego od przewodu 3. Suma tych dwóch wektorów będzie oczywiście skierowana również w kierunku wierzchołka 4. Wektory pól pochodzących od przewodów 2 i 4 skierowane będą w stronę wierzchołka 1.
Zgodnie z zasadą superpozycji wypadkowy wektor indukcji pola magnetycznego będzie sumą wektorów pochodzących od wszystkich przewodów. Kierunek tego wypadkowego wektora zależy od wartości natężeń prądów, które w ogólności mogą być różne, ale musi być ograniczony do trójkąta zdefiniowanego przez wierzchołki 1 i 4 oraz środek kwadratu. Wynika to z założonych przez nas na początku kierunków przepływu prądu.
W sytuacji przedstawionej na rysunku poniżej znajdź kąt między wektorem wypadkowej indukcji a osią . Długość boku kwadratu , natężenia prądu wynoszą , , , .
W którym kierunku wskazywałby wektor indukcji pola magnetycznego, jeżeli usunęlibyśmy przewodniki 2 oraz 4 w przykładzie przedstawionym w symulacji?
Skoro już wiesz, jak graficznie zastosować zasadę superpozycji w przypadku czterech źródeł umieszczonych w wierzchołkach kwadratu, zaproponuj drogę wyznaczenia pola od trzech równoległych przewodników umieszczonych w wierzchołkach trójkąta równobocznego o danym boku a i natężeniach ...