Magnetiskt fält kring strömförande ledare Kraften på en av de två ledarna ges av

Transkript

1 Magnetism Magnetiskt fält king stömföande ledae. Kaften på en av de två ledana ges av F k l ewtons 3:e lag säge att kaften på den anda ledaen ä lika sto men motiktad. Sva: Falskt. Fältets styka ges av dä k vilket ge B k,0 0 3,5 B,0 0 T 0,5 Tm/A, 3,5 A och 0,5 m 4,67 0 Fältets gå unt ledaen och HHR ge oss iktnin. Tummen i stömmens iktning, esten av fingana unt ledaen och fältet ha då en sådan iktning att det komme ut u fingetoppana, d.v.s. in i pappeet i. Sva: 4,7 μt in i pappeet 6 T Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

2 .3 Stoleken på kaften på ledaen ges av F Bl dä B 35 mt,,0 A och l 0,50 m vilket ge F 0,035,0 0,50 0,035 Kaftens iktning få m.h.a. HHR: Tummen i stömmens iktning, esten av fingana i fältets iktning, kaften komme ut u handflatan d.v.s. uppåt i figuen. Sva: 35 m uppåt i figuen..4 Kaften på ledana ges av F k vilket ge oss den sökta stömmen som F k l l dä F 5 6 0,, m k,0 0 Tm/A, vilket ge Sva: 43 A 3,5 A och l m 5 0,0 0 6, A 4,9 A 3,5.5 Stoleken på den magnetiska kaften på patikeln ges av F BQv dä vilket ge dä k B k F k,0 Qv 0 Tm/A, 3,0, Q 6,5 6 0 C, v 8 m/s och 50 mm 3,0 6 vilket ge F,0 0 6, Kaftens iktning fås m.h.a. HHR och HHR.,8 0 HHR ge oss fältet iktning dä laddnin befinne sig. 9 Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

3 Tummen i stömmens iktning, fingana unt ledaen. Fältet gå unt ledaen och ha en sådan iktning att det komme ut u fingetoppana. Det ge att fältet dä Q befinne sig ä iktat ut u pappeet. HHR ge oss kaftens iktning: Tummen i stömmens iktning (samma iktning som positiv laddnings hastighet), esten av fingana i fältets iktning (ut u pappeet), kaften komme ut u handflatan d.v.s. bot fån ledaen. Sva:, n bot fån ledaen..6 Den magnetiska flödestätheten 0 cm vänste om den vänsta ledaen fås som summan av fälten fån de två ledana. HHR ge att fältet fån den vänsta ledaen ä iktat in i pappeet i punkten och fältet fån den höga ledaen ä iktat ut u pappeet i punkten. n i pappeet väljs som positiv iktning. Detta ge B B vänste Bhöge k vänste k höge k vänste höge dä k,0 0 Tm/A, 5,0 A, vänste 0,0 m och höge 0,30 m Detta ge fältet i punkten som B,0 0 5,0 T,67 0 0,0 0,30 Sva:, 7μT i positiv iktning, d.v.s. in i pappeet. 6 T Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

4 .7 Det veka två kafte på den mellesta ledaen. Kaften p.g.a. den vänsta ledaen: Stolek l l k k F v Riktning HHR ge magnetfältet in i pappeet dä mellesta ledaen ä. HHR ge kaft på mellesta ledaen åt vänste. Kaften p.g.a. den höga ledaen: Stolek 3l l k 6k F h Riktning HHR ge magnetfältet u u pappeet dä mellesta ledaen ä. HHR ge kaft på mellesta ledaen åt höge. Summan av kaftena få som åt höge. Sva: Åt höge F F F h v l l l 6 k k 4k.8 Det totala magnetfältet kan vaa noll endast dä fälten ä motiktade. Det ä de till vänste om ledae och till höge om ledae. Då > kan det totala magnetfältet vaa noll endast till höge om. Avståndet fån till den sökta punkten få heta x. Då fås B B k,5 + x x k,5 0,80 k k,5 + x x u vilket den sökta stäckan få enligt Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

5 ,5 0,80,5 + x x,5 (, ) x 0, x,5x,5 0,80 + 0, 80x,5x 0,80x,5 0,80,5x 0,80x,5 0,80,5 0,80 x m,8 m,5 0,80 Sva:, m till höge om den höga ledaen. Röelse av elektisk laddning i magnetiskt fält.9 HHR ge att kaften på laddnin ä vinkelät mot laddnins hastighet. Ett magnetiskt fält kan däfö endast föända iktnin på laddnins hastighet, aldig dess stolek. Om laddnins hastighet inte ä vinkelät mot magnetfältet kan hastigheten ses som summan av två hastighete: En paallell med fältet och en vinkelät mot detsamma. Den paallella delen påvekas inte av fältet. Den vinkeläta ä den del som påvekas och som används då kaftens stolek beäknas enligt F BQv och den som används i HHR. Sva: Sant.0 Den magnetiska kaften beäknas enligt F BQv vilket bli noll om hastigheten ä noll. Sva: 0. Den delen av hastigheten som ä paallell med magnetfältet påvekas inte av fältet. Hä ä hela hastigheten paallell med fältet och dämed ä den magnetiska kaften på potonen noll. Sva: 0 Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

6 . HHR ge att stömmen ä iktad åt höge. Laddnin ö sig åt vänste, d.v.s. dess hastighet ä motiktad stömmen. Detta ä fallet fö en negativ laddning. Sva: egativ.3 Elektonen utfö en centalöelse. Dess centipetalacceleation ges av v a 6 dä v 5,0 0 m/s Ett uttyck fö fås fån att den esulteande kaften iktad mot cikelns centum och dess stolek ä mv Fes Den esulteande kaften ges också av F es BQv Detta ge mv BQv elle mv BQv mv BQ vilket ge oss centipetalacceleationen som v a mv BQ BQv m dä 3 B,5 0 T,, Q C, v 6 5,0 0 m/s och m 9, kg Detta ge oss acceleationen,5 0 a 3,60 0 9, ,0 0 6 m s,0 0 5 m s Sva:, 0 5 m s Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

7 nduktion.4 Den induceade spännin i en slinga ä popotionell mot föändin av det magnetiska flödet i slingan. Sva: Falskt.5 Den induceade spännin beäknas enligt φ t Flödet föändas fån 0 till 4,0 mwb på 5,0 ms. Detta ge Sva: 0,8 V φ 4,0 0 V 0,8 V t 5,0.6 Stömmens stolek fås med Ohms lag som R dä spännin fås enligt φ t φ vilket ge R t Hä ända sig det magnetiska flödet däfö att den magnetiska flödestätheten ända sig. Detta ge dä A B R t A π Stömmen fås nu som π B R t dä 3,0 cm, B,0 0,4 T 0,6 T R 0 mω och Stömmen beäknas nu till t, s Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

8 π 0,030 0,6 A 0,43 A 3 0 0, Sva: 0,4 A Se bokens Sva till övninga fö stömmens iktning..7 Stoleken på ledaens hastighet fås fån som dä Detta ge Blv v Bl 0, V, B 3 mt och l 0,90 m v 0, m/s 5,80 m/s ,90 Riktnin på ledaens hastighet fås enligt: och med att ledaens nede del ä positiv ä den magnetiska kaften på de negativa laddningana, p.g.a. stavens öelse, iktad mot ledaens öve del. Det få vi om stömmen använd i HHR ä iktad åt vänste. Stömmens iktning ä motsatt negativ laddnings hastighet, alltså ö sig staven åt höge. Sva. 5,8 m/s åt höge.8 a) Det magnetiska flödet beäknas som φ BA dä B 0,55 T och A 7 cm m 4 vilket ge φ 0, Wb 9, Wb b) Den induceade spännin ges av φ t u vilket den sökta tiden fås som φ t dä 35,,5 V och φ 9, Wb vilket ge 9,35 0 t 35,5 4 s 0,03 s Sva: a) 9,4 0 4 Wb och b) 3 ms Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

9 .9 Spännin öve staven ges av Blv Stavens öelse ä likfomigt acceleead och kallas fitt fall. Hastigheten efte en viss tid ges då av v v + gt gt 0 dä den sista likheten fås eftesom staven släpps. Detta ge den sökta spännin som Blgt dä l,0 m ä staven fallit i,0 s ä spännin mellan dess ända 0,3 mv. Detta ge oss stykan på magnetfältet 3 0,3 0 B T,69 0,0 9,8,0 Då staven fallit i 3,0 s fås spännin mellan dess ända som 5 Blgt,69 0,0 9,8 3,0 V Sva: 0,96 mv 5 T 9, V Geneato.0 Den induceade spännins amplitud ges av π uˆ BAω BA T Om både antalet vav och peioden födubblas fås π π uˆ BA BA T T d.v.s. den induceade spännins amplitud föändas inte. Sva: Sant Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

10 . a) Den induceade spännins maximala väde ä lika med stoleken på dess amplitud. uˆ BAω BAπf dä 8, B 470 mt, A 8,0 dm 8,0 0 - m och f 50 Hz ˆ vilket ge u 8 0,470 8,0 0 π 50 V 94,45 V b) Det allmänna uttycket fö den induceade spännin ä u ( t) uˆ sin( ωt) dä û 94 V och ω πf π 50 ad/s 34 ad/s vilket ge uttycket fö den induceade spännin som ( t) 94sin( t) u 34 Sva: a) 94 V och b) u( t) 94sin( 34t) Växelspänning. Spännins amplitud ges av iˆ dä ä spännins effektivväde. Om födubblas bli även amplituden dubbelt så sto Sva: Falskt.3 Växelspännins amplitud ges av dä iˆ 0 V vilket ge iˆ 0 V 3, V Sva: 3 V Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

11 .4 u (V) 0,5 0 û T t (s) 0 0,5,5,5-0,5 - Spännins amplitud, û, och peiod, T, ä makeade i figuen. Spännin ha amplituden uˆ V och fekvensen f Hz Hz T.5 Den induceade spännins effektivväde ges av û dä amplitudens stolek ges av uˆ BAω BAπf BAπf vilket ge u vilket den sökta flödestätheten fås som B Aπf dä 95 V, 500, A 0,035 m och f 60 Hz 95 Detta ge B T 0,004 T 500 0,035 π 60 Sva: 0 Mt Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

12 Tansfomato.6 Fö en ideal tansfomato ä d.v.s. elle Sva: Sant.7 Fö en tansfomato gälle a) Spännin öve sekundäspolen fås som b) Stömmen i sekundä spolen ges av 0 30 V,5 V ,83 A 6,6 A 0 c) Effekten ut u kondensaton fås som,5 6,6 W 9 W Sva: a) V, b) 7 A och c) 90 W.8 Effekten fån eaton ä W 5 3,5 W 0 a) Effektfölusten vid distibutionen ä dä dist fås fån dist dist dist dist R dist dist som dist dist Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB

13 vilket ge dist dist R dä 00 A, 3500 V, dist, 0 5 V och R 30Ω Detta ge fölusten i distibutionen som dist , W 75,9 W och den pocentuella fölusten bli dist 75,9 3,5 0 5, ,07 % b) tan tansfomeing hade fölusten i distibutionen vait W 3,0 0 5 W dist och den pocentuella fölusten dist 3,0 0 3, ,857 85,7 % Sva: a) 0,0 % och b) 86 % Detta mateial ä ett komplement till boken Fysik av Jö Gustafsson Föfattaen och Studentlitteatu AB