*** Fysikuppgiftstråden [För de som inte vill skapa en egen tråd] ***

Varför existerar elektroner? Varför finns det gravitation? Den där sortens frågor är inte alltid fysik. Magnetfält finns, och de har egenskaper.

Magnetfält kan komposantuppdelas eftersom de är vektorer. En vektor är något som har både styrka och riktning. Att ett magnetfält har riktning kan du se med t ex en kompassnål. Och styrkan kan kan man ju se pga vilken kraft den påverkar t ex strömförande ledare med.

Hur mäter man magnetfälts styrka? För att se det måste man förstå hur magnetfält fungerar. T ex påverkar megnetfält B en ledare medlingen L om den har strömmen I med en kraft F som ges av den berömda BIL-formeln:
F = BIL.
Så om man mäter F, I, och L så ges alltså B av
B = F/(I L)
MEN detta gäller om B är vinkelrät mot L! I andra vinklar får man en svagare kraft (går som sin(θ) där θ är vinkeln mellan magnetfält och ledare). Så om man mäter på detta sätt så måste man pröva olika vinklar för ledaren tills man får max kraft.

ATT strömledare påverkas av en kraft beror på att laddningar i rörelse påverkas av magnetfält. Och strömmens elektroner är ju laddningar. En laddning q som rör sig med hastigheten v vinkelrätt mot ett magnetfält B påverkas av kraften F given av
F = B q v
och där kraften är vinkelrät mot både B och v (enligt en högerhandsregel...). Även här kan man ge uttryck som gäller för andra vinklar, men det blir väldigt mycket lättare om du kan räkna med vektorer (F=qv×B). Även detta uttryck kan förstås användas för att bestämma B.

Men även elektriska fält påverkar ju laddningar med en kraft. Hur skiljer man dem åt? Svaret är att dessa fält påverkar laddningen på olika sätt. Ett elektriskt fält E ger bara kraften
F = q E
oberoende av laddningens hastighet. Magnetfältet ger en kraft som (a) är vinkelrät mot fältet och (b) beror på hastigheten.

Vad ÄR magnetfält? Lite mer kan faktiskt sägas. Kort:

1. Maxwells ekvationer och relativitetsteoretin visar att magnetfält och elektriska fält är olika delar av samma sorts fenomen: det elektromagnetiska fältet. Detta är en tensor. Ett sätt att beskriva en tensor är som en matris...

2. Enligt samma teori har det elektromagnetiska fältet både energitäthet (mätt i t ex J/m⁳) och tryck (som dock är olika åt olika håll, dvs en tensor). Detta beskrivs av EM-fältets energimomentum-tensor. Poängen är att EM-fältet verkligen är en sorts sak. Det är en sorts materia, men av ett eget slag.

3. Enligt kvantelektrodynamik förmedlas elektromagnetisk växelverkan (dvs kraften..) av (virtuella) fotoner. EM-fält = fotoner? Tja, iaf något sånt.

Varför är det ingen kraft för det? Eftersom den redan färdas i samma riktning som den magnetiska kraften?

Nja, hade det varit en kraft med/mot elektronens rörelseriktning så hade elektronen accelererat respektive saktat in. Det blir ingen kraft alls från magnetfältet när elektronen rör sig parallellt med fältet. Elektronen måste röra sig i någon annan riktning för att det ska bli en kraft.

Kanske är jobbig nu: men varför är det så?

För att svara med en retorisk fråga: varför finns det gravitation?

Poängen är att i grund och botten har man upptäckt att vissa samband råder. Ett magnetfält ger upphov till en kraft på elektriskt laddade partiklar, men bara om de inte rör sig parallellt med magnetfältet. Det är inte alltid så att det går att ge förklaringar baserat på andra insikter. Ibland får man konstatera att samband existerar utan att kunna knyta det till något annat.

Precis, tycker bara det är irriterande att "svälja" vissa fakta utan någon vidare förståelse för varför de gäller. Men det måste man ibland.

Det går ju att få lite mer struktur i det här så att det inte bara ser ut som magi, men det förutsätter en kurs om Maxwells ekvationer i 3 dimensioner. Det i sin tur bygger vidare på flervariabelanalys och vektoranalys. Det blir först på högskolan man kommer i kontakt med det.

Miriama ska bestämma det jordmagnetiska fältet där hon bor. Hon placerar en kompass i mitten av en spole med fyra varv och radien 14 cm. Hon vrider spolen så att dess magnetfält ska vara riktat rakt västerut. När hon slår på strömmen 0,38 A vrider sig kompassnålen 34 grader.

a) Beräkna spolens magnetfält (6,82 * 10^-6 T)
b) Beräkna den horisontella komposanten av jordens magnetfält
Här: Varför ritar boken Bjh (horisontell) som y-axel?
c) Beräkna det jordmagnetiska fältet om inklinationen är 65 grader. Denna förstår jag, nu sätter vi ju Bjh som x-axeln. Jag förstår inte det i b), varför blandar de ihop vertikal och horisontell hela tiden? Det står ju att magnetfältet ska vara riktat rakt västerut, och horisontellt är ju i x-led och inte i y-led. Jag tar bild på diagrammet:

http://www.ladda-upp.se/bilder/ipamkatwwmbme/

Båda kateterna är horisontella i den figuren som jag tolkar uppgiften. Spolens magnetfält ska ju gå västerut står det. Den horisontella komponenten av jordens magnetfält går söderut. Man bryr sig inte om någon vertikal komponent.

Hej, har en uppgift jag inte lyckas lösa ut ekvationerna på. Lite grundläggande mekanik med krafter och trigonometri.

Här är uppgiften:

https://postimg.org/image/5youju7r5/

Svaret är 230N och vinkeln ska vara 16,7grader snett uppåt vänster. Någon som kan hjälpa mig hur man kommer fram till svaret?

Börja med att sätta ut alla kraftkomposanter med riktningar (tyngdkraft, friktionskraft etc) som anges i uppgiften och därifrån kan du ta fram en resultant. Om det är 16,7 grader, varför står det 30 grader i figuren?

30 grader kommer från föregående uppgift, så inget att bry sig om.

Har prövat att göra vertikal och horisontell jämvikt, det vill säga att jag får två ekvationer. Men har fortfarande 3 variabler att jobba med (F, N och vinkeln x). Så antingen behöver jag ytterligare en ekvation eller så behövs någon fancy omskrivning av cos x, sin x etc. som jag inte kan komma på.