Use of a varying turn-density coil (VTDC) to generate a constant-gradient magnetic field and to demonstrate the magnetic force on a permanent magnet
Notice bibliographique
Résumé
In this study, we proposed that a constant gradient magnetic field could be generated by the construction of a current-carrying coil possessing a turn-density (number of turns per unit length) that varies linearly with axial position (i.e., a varying turn-density coil, VTDC). A VTDC is easily constructed and could be used to demonstrate how a ferromagnet placed in a magnetic field experiences a net force. Using the Biot–Savart law, we predicted that a ferromagnetic dipole suspended in a VTDC experiences a force proportional to the length of the dipole. We designed and executed an experiment to test our prediction. A coil with a turn-density varying at a rate of 0.11 cm−2 was constructed. Rare-earth magnets were suspended along the centre of the VTDC using a string that was attached to a mass resting on a scale. The scale reading measured the force experienced by the hanging magnet. The procedures were also carried out in a constant turn-density solenoid (control). A direct linear relationship between force and magnet length was observed in the VTDC, whereas no force was detected in the zero-gradient field solenoid (p < 0.000 001). Linear regressions suggested that the observed data matched the predicted values (95% certainty). The magnetic moment of 0.56 ± 0.21 J/T is in reasonable agreement with remnant magnetization for neodymium magnets of ∼1 T. We found that our easily-built VTDC produced a uniform gradient as no significant differences were observed when magnets were hung at different axial positions. Overall, the results were supportive of the theory. Our VTDC could be readily constructed and used in a physics classroom to demonstrate basic principles of electromagnetism.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».