„Magnetosztatika példák - Végtelen vonalvezető és szalagvezető közötti mágneses erőhatás” változatai közötti eltérés
(Új oldal, tartalma: „<noinclude> Kategória:Kísérleti fizika gyakorlat 2. Kategória:Szerkesztő:Beleznai Kategória:Magnetosztatika {{Kísérleti fizika gyakorlat | tárgynév …”) |
(→Megoldás) |
||
(2 szerkesztő 2 közbeeső változata nincs mutatva) | |||
8. sor: | 8. sor: | ||
}} | }} | ||
== Feladat == | == Feladat == | ||
− | </noinclude><wlatex>#Egy végtelen vonalvezető és egy $b$ szélességű végtelen szalag egy síkban, párhuzamosan fekszik. A vonalvezető és szalag közelebbi éle $a$ távolságra van egymástól. A vonalvezetőben $I_1$, a szalagban ugyanilyen irányú $I_2$ áram folyik. A szalagban az áramsűrűség homogén. Mekkora az egységnyi hosszra jutó vonzóerő a két vezető között?</wlatex><includeonly><wlatex>{{Végeredmény|content=$$F=\int dF=\dfrac{\mu_0 I_1 I_2l}{2\pi b} \int_a^{a+b} \dfrac{1}{r}dr=\dfrac{\mu_0 I_1 I_2l}{2\pi b} \ln\left( \dfrac{a+b}{a} \right)$$}} | + | </noinclude><wlatex>#Egy végtelen vonalvezető és egy $b$ szélességű végtelen szalag egy síkban, párhuzamosan fekszik. A vonalvezető és a szalag közelebbi éle $a$ távolságra van egymástól. A vonalvezetőben $I_1$, a szalagban ugyanilyen irányú $I_2$ áram folyik. A szalagban az áramsűrűség homogén. Mekkora az egységnyi hosszra jutó vonzóerő a két vezető között?</wlatex><includeonly><wlatex>{{Végeredmény|content=$$F=\int dF=\dfrac{\mu_0 I_1 I_2l}{2\pi b} \int_a^{a+b} \dfrac{1}{r}dr=\dfrac{\mu_0 I_1 I_2l}{2\pi b} \ln\left( \dfrac{a+b}{a} \right)$$}} |
</wlatex></includeonly><noinclude> | </wlatex></includeonly><noinclude> | ||
+ | |||
== Megoldás == | == Megoldás == | ||
<wlatex> | <wlatex> | ||
Az [[Magnetosztatika példák - Egyenes vezető mágneses tere|Egyenes vezető mágneses tere]] feladatából tudjuk, hogy az $I_1$ árammal átjárt végtelen vonalvezető mágneses tere a következő: | Az [[Magnetosztatika példák - Egyenes vezető mágneses tere|Egyenes vezető mágneses tere]] feladatából tudjuk, hogy az $I_1$ árammal átjárt végtelen vonalvezető mágneses tere a következő: | ||
− | $$ | + | $$B(r)=\dfrac{\mu_0 I_1}{2 \pi r}$$ |
− | + | Ebben az inhomogén mágneses térben helyezkedik el a vezető szalag, melyet képzeletben elemi $dr$ szélességű csíkokra bontunk. Az egyes csíkok $r$ távolságra vannak a vonalvezetőtől. Az egy elemi csíkban folyó áram erőssége: | |
$$dI=I_2\dfrac{dr}{b}$$ | $$dI=I_2\dfrac{dr}{b}$$ | ||
22. sor: | 23. sor: | ||
Ezek alapján már meghatározhatjuk az $l$ hosszúságú elemi csíkra ható infinitezimális Lorentz erőt: | Ezek alapján már meghatározhatjuk az $l$ hosszúságú elemi csíkra ható infinitezimális Lorentz erőt: | ||
− | $$dF= | + | $$dF=lB(r)dI=\dfrac{I_2lB(r)}{b}dr$$ |
A Lorentz erő eredeti összefüggésében szereplő $\vec{l}\times \vec{B}$ vektorszorzat azért egyszerűsíthető a mennyiségek nagyságának szorzatával, mert itt a mágneses tér merőleges az elemi vezetékek irányára. A Lorentz erő iránya a vonalvezető felé mutat. | A Lorentz erő eredeti összefüggésében szereplő $\vec{l}\times \vec{B}$ vektorszorzat azért egyszerűsíthető a mennyiségek nagyságának szorzatával, mert itt a mágneses tér merőleges az elemi vezetékek irányára. A Lorentz erő iránya a vonalvezető felé mutat. |
A lap jelenlegi, 2021. április 12., 11:29-kori változata
Feladat
- Egy végtelen vonalvezető és egy szélességű végtelen szalag egy síkban, párhuzamosan fekszik. A vonalvezető és a szalag közelebbi éle távolságra van egymástól. A vonalvezetőben , a szalagban ugyanilyen irányú áram folyik. A szalagban az áramsűrűség homogén. Mekkora az egységnyi hosszra jutó vonzóerő a két vezető között?
Megoldás
Az Egyenes vezető mágneses tere feladatából tudjuk, hogy az árammal átjárt végtelen vonalvezető mágneses tere a következő:
Ebben az inhomogén mágneses térben helyezkedik el a vezető szalag, melyet képzeletben elemi szélességű csíkokra bontunk. Az egyes csíkok távolságra vannak a vonalvezetőtől. Az egy elemi csíkban folyó áram erőssége:
Ezek alapján már meghatározhatjuk az hosszúságú elemi csíkra ható infinitezimális Lorentz erőt:
A Lorentz erő eredeti összefüggésében szereplő vektorszorzat azért egyszerűsíthető a mennyiségek nagyságának szorzatával, mert itt a mágneses tér merőleges az elemi vezetékek irányára. A Lorentz erő iránya a vonalvezető felé mutat. Az elemi Lorentz erő fenti egyenletébe behelyettesítjük az inhomogén tér helyfüggését:
Ha a teljes szalagra ható erőt meg akarjuk határozni, Az elemi Lorentz erőket fel kell összegezni a szalag szélessége mentén: