2019. augusztus 25., vasárnap

22. Erőhatások mágneses mezőben


1. A jelenség felfedezése:


Oersted (1819): az elektromos áram hatással van a közelébe helyezett iránytűre.



2. Egyenes vezetőre ható erő:


Az erő irányát a jobb kéz középső ujja mutatja meg, ha a hüvelykujj az áram irányába, a mutatóujj az indukció irányába mutat.
F = Il×B (F=BIl)



3. Mozgó töltés mágneses térben:


Lorentz-erő: pozitív töltés esetén az erő irányát a jobb kéz középső ujja mutatja meg, ha a hüvelykujj az sebesség irányába, a mutatóujj az indukció irányába mutat.
F = Q(v×B)




Feladatok:


(OFI TK10 106.)
1. Homogén mágneses mező indukcióvonalaira merőlegesen szabálytalan alakú áramjárta vezetőhurkot helyezünk.
Milyen alakzatot vesz fel a vezetőhurok?

2. Mekkora erősségű és milyen irányú homogén mágneses mezőt kell alkalmazni ahhoz a 20 g tömegű, 80 cm hosszú
2,5 A-es egyenes vezetékhez, hogy a levegőben lebegjen?

3. A fénysebesség tizedével száguldó elektronok a Föld mágneses mezőjébe kerülve körpályára kényszerülnek.
Mekkora a körpálya sugara, ha a Föld mágneses mezőjének erőssége 0,01 mT?

4. Mekkora és milyen irányú erő hat a kelet-nyugati irányú trolibusz felsővezeték 10 m hosszú darabjára
a Föld mágneses mezője miatt, ha benne 180 A nagyságú egyenáram folyik?
A Föld mágneses mezője legyen 0,05 mT.

5. Carl Anderson (1905-1991) Nobel-díjas kísérleti fizikus 1932-ben egy új részecskét fedezett fel,
mely a protonokkal azonos töltésű. A fénysebesség tizedével mozgó részecske a 10 mT erősségű mágneses mezőben
17 mm sugarú körívet írt le. Milyen részecskét fedezett fel Anderson?

6. Két egyforma rugón, melynek rugóállandója 3 N/m, 20 g tömegű 15 cm hosszú fémrúd függ vízszintes helyzetben.
A fémrúd homogén mágneses mezőbe lóg, melynek iránya szintén vízszintes és merőleges a rúdra, nagysága 500 mT.
Mekkora a rugók megnyúlása, ha a fémrúdban 4 A erősségű áram folyik?

7. Azonos sebességgel lövünk be egyszeresen pozitív 12C+ és 14C+ ionokat a 950 mT nagyságú homogén mágneses mezőbe.
Mekkora ez a sebesség, ha az ionok pályasugarának eltérése 0,3 mm? Melyik ion tesz meg nagyobb körívet?
Használjuk a Négyjegyű függvénytáblázatokat!