[FY B] Magnetfält

Heureka! fysik 2, sida 99, fråga 5.10

BILD: http://i.imgur.com/PZfFk.jpg

Frågan går som följande:

Med en enkel strömvåg mäts flödestätheten inuti en solenoid. Vågen balanserar på två eggar (E), där strömmen leds in och ut. Den magnetiska kraften på vågen balanseras av en liten vikt R. Momentarmarna är lika långa.

a) kontrollera att strömmen genom vågen har en korrekt riktning för att uppnå balans.

b) När strömmen I är 2,0 A, krävs en vikt med massan 20 mg för att balansera vågen. Längden l i figuren är 3,0 cm. Beräkna flödestätheten i solenoiden.

c) Strömmen genom solenoiden halveras. Hur ändras flödestätheten?

d) Hur kan man balansera strömvågen i c utan att hänga på en lättare vikt? ange två sätt.

BILD: http://i.imgur.com/PZfFk.jpg

Det är mycket möjligt att detta är en enkel uppgift men förklaringen i boken är så kass, eller så är jag så kass att jag inte fattar hur jag ska angripa frågan.

Hjälp?!?

Tack på förhand : )

a) Du kommer att få en kraft på den del av ledaren som är vinkelrät mot fältet, alltså delen med längden l. Kraftens riktning ges av högerhandsregeln: om du sträcker ut högerhanden med tummen i strömmens riktning och dina utsträckta fingerar i fältets riktning så kommer kraften att peka ut ur handflatan. Gör du det med riktningarna som är givna i figuren så finner du att kraften pekar nedåt. Nu har du som en "gunga" som balanserar på eggarna, där den magnetiska kraften väger ned ena änden och där motvikten R väger ned andra änden.

b) Den magnetiska kraftens storlek är F = BIl. Kraften i andra änden är mg. Eftersom momentarmarna är lika långa så måste krafterna vara lika stora för att vi ska ha jämvikt. Alltså gäller BIl = mg och magnetfältet ges av B = mg/(Il).

c) I en solenoid är magnetfältet proportionellt mot strömmen. Halveras strömmen så halveras magnetfältet.

d) Vi skulle kunna korta momentarmen för R, alltså hänga vikten närmare solenoiden. Med en hälften så lång momentarm blir momentet pga tyngden hälften så stort och vi uppnår momentjämvikt igen.Vi kan öka strömmen genom strömvågen så att den magnetiska kraften ökar. Med en dubblering av strömmen genom vågen så kompenserar vi för minskningen i ström genom solenoiden.