A. positiv x-retning B. negativ z-retning C. positiv y-retning D. negativ y-retning E. krafta er null

Like dokumenter
Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 1 Elektrisitet og magnetisme

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 12.

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 8 Elektrisitet og magnetisme. 1. SI-enheten til magnetisk flukstetthet er tesla, som er ekvivalent med A. E.

Elektrisk potensial/potensiell energi

3. Hvilken av Maxwells ligninger beskriver hvordan en leder som fører en jevn strøm genererer et magnetisk felt?

Øving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Punktladningen Q ligger i punktet (3, 0) [mm] og punktladningen Q ligger i punktet ( 3, 0) [mm].

1. En tynn stav med lengde L har uniform ladning λ per lengdeenhet. Hvor mye ladning dq er det på en liten lengde dx av staven?

Løsningsforslag til øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 10 Elektrisitet og magnetisme

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

Midtsemesterprøve fredag 10. mars kl

Løsningsforslag til øving 13

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

E, B. q m. TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 12.

Onsdag og fredag

I C Q R. Øving 11. Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektromagnetisme

Magnetostatikk Elektrodynamikk:

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisme. Kortfatta målsetning:

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

FYS1120 Elektromagnetisme, Ukesoppgavesett 1

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Mandag 29. juli kl

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl K. Rottmann: Matematisk formelsamling (eller tilsvarende).

EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME OG FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

Løsningsforslag til øving 3

Tirsdag E = F q. q 4πε 0 r 2 ˆr E = E j = 1 4πε 0. 2 j. r 1. r n

Magnetostatikk Elektrodynamikk:

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

UNIVERSITETET I OSLO

FYS1120 Elektromagnetisme ukesoppgavesett 7

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kortfatta målsetning:

Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Kap. 27 Magnetisme. Kraft på ledningsbit. Kap 27

UNIVERSITETET I OSLO

Midtsemesterprøve torsdag 7. mai 2009 kl

FYS1120 Elektromagnetisme

Mandag qq 4πε 0 r 2 ˆr F = Elektrisk felt fra punktladning q (følger av definisjonen kraft pr ladningsenhet ): F dl

Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Kap. 27 Magnetisme. Kraft på ledningsbit. Kap 27

Løsningsforslag til øving

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 30. mai 2006 kl

NORGES LANDBRUKSHØGSKOLE Institutt for matematiske realfag og teknologi LØSNING TIL PRØVE 2 I FYS135 - ELEKTRO- MAGNETISME, 2004.

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 9. E dl = 0. q i q j 4πε 0 r ij. U = i<j

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisme. Kortfatta målsetning:

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisme. Kap 27

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Øving 11. Veiledning: november.

Løsningsforslag til øving 4

og P (P) 60 = V 2 R 60

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 29. mai 2017

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter. Magnetiske monopoler fins ikke: Kap. 27 Kjapp historie. Kap. 27 Magnetisme. Kortfatta målsetning:

Statisk Magnetfelt: Biot-Savarts lov

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Onsdag og fredag

FYS1120 Elektromagnetisme, vekesoppgåvesett 9 Løsningsforslag

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter

Overflateladningstetthet på metalloverflate

Mandag 7. mai. Elektromagnetisk induksjon (fortsatt) [FGT ; YF ; TM ; AF ; LHL 24.1; DJG 7.

Øving 13. Induksjon. Forskyvningsstrøm. Vekselstrømskretser.

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 13. mai 2004

Fysikkolympiaden Norsk finale 2017

a) Bruk en passende Gaussflate og bestem feltstyrken E i rommet mellom de 2 kuleskallene.

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. ving 11.

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1002

FYS1120 Elektromagnetisme

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

FYS1120 Elektromagnetisme

Sammendrag, uke 13 (30. mars)

Statiske magnetfelt. Thomas Grønli og Lars A. Kristiansen Institutt for fysikk, NTNU, N-7491 Trondheim, Norge 19. mars 2012

Løsningsforslag til øving 14

UNIVERSITETET I OSLO

Lærerveiledning. Oppgave 1. Hva er arealet av det grå området i figuren? Tips til veiledning:

dg = ( g P0 u)ds = ( ) = 0

Eksamensoppgave i FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

Øving 15. H j B j M j

EKSAMENSOPPGAVE. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

Løsningsforslag til øving 9

Eksamensoppgave i TFY4155 ELEKTRISITET OG MAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

Eksamen REA3022 R1, Høsten 2010

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 13/6 2016

Lærerveiledning. Oppgave 1. Tallene på figuren viser omkretsen av hver av de fire små trekantene. Hva er omkretsen av den store trekanten?

Universitetet i Oslo FYS Labøvelse 3. Skrevet av: Sindre Rannem Bilden Kristian Haug

SIF5005 Matematikk 2, 13. mai 2002 Løsningsforslag

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Fasit for eksamen i MEK1100 torsdag 13. desember 2007 Hvert delspørsmål honoreres med poengsum fra 0 til 10 (10 for perfekt svar).

Trigonometriske funksjoner (notat til MA0003)

Kap. 22. Gauss lov. Vi skal se på: Fluksen til elektrisk felt E Gauss lov. Elektrisk ledere. Integralform og differensialform

OPPGAVESETT 1. PS: Spørsmål 1a) og 1b) har ingenting med hverandre å gjøre. 1b) refererer til to nøytrale kuler, ikke kulene i 1a)

Transkript:

Flervalgsoppgaver En lang, rett ledning langs x-aksen fører en strøm i positiv x-retning. En positiv punktladning beveger seg langs z-aksen i positiv z- 1. retning (opp av papirplanet). Den magnetiske krafta som ledningen utøver på punktladningen når den er i posisjonen vist i figuren (i papirplanet) har retning A. positiv x-retning B. negativ z-retning C. positiv y-retning D. negativ y-retning E. krafta er null Løsning: B-feltet fra AB har ved punktladningen retning ned i papirplanet. Hastigheten er (anti)parallell med B-feltet og det er ingen magnetisk kraft: v B = 0. 2. En ledning med radius R fører en strøm I som er uniformt fordelt over dets tverrsnitt. Grafen som best representerer magnetfeltet B(r) som funksjon av avstanden fra sentrum av ledningen er A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5 Løsning: Utenfor sylinder avtar B-feltet som 1/r, inninfor sylinder øker B lineært med r. Dette kan beregnes fra Amperes lov. 3. To svært lange parallelle ledninger i xy-planet ligger i avstand 2a fra hverandre, vist i figuren med origo for koordinatsystem midt mellom ledningene. Hvilken graf nedenfor viser best z-komponenten til B-feltet i xy-planet som funksjon av x? A. (1) B. (2) C. (3) D. (4) E. (5)

Løsning: Ifølge høyrehåndsregelen vil B-feltet mellom ledningene være i negativ z-retning fra begge ledningene, og sterkere jo nærmere en ledning. Utenfor ledningene er retningen i positiv z. 4. En lang, rett ledning AB fører en strøm I 1 mot høyre. Den rektangulære strømsløyfa har langsidene parallell med AB og fører en strøm I 2 i retning med klokka. Hva er retningen på netto magnetisk kraft på den rektangulære strømsløyfa pga. strømmen I 1 i leder AB? A. opp (mot AB) B. ned (bort fra AB) C. mot høyre D. mot venstre E. villedende spørsmål, krafta er null Løsning: B-feltet fra AB har i strømsløyfa retning ned i papirplanet slik at kraft på øvre horisontale del av rektangelet etter høyrehåndsregelen har retning oppover (tiltrekkende), mens kraft på nedre del er nedover (frastøtende). Feltet fra den rette lederen AB avtar som 1/r, slik at B-feltet og kraften er størst på øvre horisontale del med minst r. Derfor netto tiltrekkende kraft. 5. En tett viklet solenoide er 31.42 cm lang, har 200 viklinger, et tverrsnitt 1.00 cm 2 og fører en spolestrøm på 2.0 A. Solenoiden har en jernkjerne med magnetisk susceptibilitet χ m = 1500. Hvis du ser bort fra endeeffekter, vil du finne at verdien til magnetisk flukstetthet B i sentrum er omtrentlig A. 16 µt B. 16 mt C. 24 mt D. 2.4 T E. 16 T Løsning: µ = µ r µ 0 = (χ m + 1)µ 0 = 1501 µ 0 slik at B = µin/l = 1501 10 7 2.00 200/0.3142 T = 2.401 T = 2.4 T. 6. Hva er magnetisk dipolmoment for en ledersløyfe formet som en regulær sekskant med sidekanter 1.00 cm og strømstyrke 1.00 A i ledertråden? A. 0.20 A cm 2 B. 1.4 A cm 2 C. 2.6 A cm 2 D. 3.8 A cm 2 E. 5.2 A cm 2 Løsning: En regulær sekskant med sidekant a er like seks trekanter med sidekant a og 60 vinkler, dvs. sekskantens areal er A = 6 1 2 a a sin 60 = 3 a2 0.866. Dermed er magnetisk moment µ = IA = 1.00 3 1.00 cm 2 0.866 = 2.60 A cm 2. Id l r Hvis Biot-Savarts lov db = µ0 r blir brukt 3 til å bestemme magnetfeltet ved puntet P på 7. aksen til ei sirkulær strømsløyfe, er vektoren r representert ved A. r 1 B. r 2 C. r 3 D. r 4 E. r 5 Halleffekt Page 2

8. En sølvplate med rektangulært tverrsnitt (tykkelse t = 1.00 mm og høyde d = 1.50 cm) fører en strøm på I = 10.0 A i et område med konstant B-felt lik 0.80 T. B-feltet er normalt på plata og dermed normalt på strømretningen. Hallspenningen måles mellom øvre og nedre del av lederen (over avstanden d) til V H = 0.55 µv. (a) Tegn figur og forklar hva som skjer. Legg inn et kartesisk koordinatsystem med x langs strømretningen og B i y-retningen. Finn uttrykk for Hallspenningen gitt ved v d, B og d. Løsning: Strømmen går i positiv x-retning mens elektronene har hastighet i negativ x-retning (fordi retning av strømmen er definert som retning av positive ladningsbærere). Magnetfeltet går i y-retning. Med følgende vektornotasjon: v d = v d î og B = B ĵ (v d og B er regnet positive), har vi følgende kraft på elektronene: F B = q v d B = ( e) v d B( î ) ĵ = ev db ˆk. Magnetisk kraft på elektronene virker altså oppover. Pga. denne krafta blir negativ ladning akkumulert i øverste del av biten; nederste del blir positivt ladet. Denne separasjonen av ladning resulterer i et E-felt retning oppover: E = E ˆk. Potensialforskjellen VH = E d kalles Hallspenningen. I tillegg til magnetisk kraft vil elektronene da påvirkes av en elektrisk kraft i retning nedover: F E = ( e) E = ee ˆk. Vi får en likevektssituasjon når nettokraft er lik null: F E + F B = ee ˆk + ev d B ˆk = 0 E = v d B, og V H = E d = v d Bd. (b) Beregn antallstettheten av ladningsbærere n. Sammenlign svaret med atomtettheten i sølv, som har massetetthet ρ = 10.5 g/cm 3 og en molmasse på M = 107.9 g/mol. Løsning: Med tverrsnittsarealet A = td (se figuren) er antallstettheten av ladningsbærere, n, gitt ved I = nev d A n = I ev d A = I ev d td. Fra uttrykk for V H ser vi at driftsfarten v d kan estimeres fra målt V H hvis B og d er kjent: v d = V H Bd. Vi kan da finne antallstetthet av ladningsbærere uttrykt ved Hallspenningen: n = I ev d td = IBd ev H td = IB ev H t (10.0 A)(0.80 T) = (1.60 10 19 C)(0.55 10 6 V)(1.00 10 3 m) = 9.1 1028 m 3. Antall atomer pr enhetsvolum (= antallstetthet) i sølv er gitt ved massetetthet, Avogadros tall og molvekta: n a = ρn A M = (10.5 g/cm3 )(6.02 10 23 mol 1 ) = 5.86 10 28 cm 3. 107.9 g/mol Page 3

Vi ser at dette indikerer at antall ladningsbærere i sølv er tilnærmet én per atom. (Beregningen av n fra Hallspenningen er usikker. Hallspenningen er veldig lav og usikker å måle, dessuten har vi ignorert kvanteeffekter og vekselvirkning mellom elektronene. Hallprober for måling av B-felt bruker halvledere med betydelig lavere n slik at verdien får målt Hallspenning blir mye større.) Biot-Savart på kvadratisk strømsløyfe 9. Vi har i forelesning Kap.28-Eks.2 (eller Y&F kap. 28.5) funnet at magnetfeltet på aksen (sammenfallende med x-aksen) til en sirkulær strømsløyfe med radius a er (sirk) (x) = µ 0I 2 a 2. (1) (x 2 + a 2 3/2 ) Vi har også i forelesning Kap.28 - Eks.1 (eller Y&F kap. 28.3) vist at B-feltet i avstand ρ fra midtaksen på en rett leder med lengde 2a er asimutal (φ) og lik B φ = µ 0I 2a ρ ρ 2 + a 2. (2) (a) Bruk resultat (2) til å finne uttrykk for magnetfeltet B (kvad) (x) på midtnormalen til en kvadratisk strømsløyfe med sidekant 2a. Legg origo i sentrum av kvadratet med x-aksen langs normalen etter høyrehåndsregel for strømmen. Tips: Se på bidraget til B fra to og to motstående sidekanter samtidig. Løsning: Vi betrakter et punkt P på midtnormalen i avstand x fra sløyfas sentrum. I figuren til høyre ligger strømsløfa i yz-planet som står normalt på papirplanet. Avstanden fra P til sentrum for hver side i kvadratet er ρ = x 2 + a 2. Feltet i P fra hver enkelt side er gitt ved likn. (2). Sidekanter 1 og 3 (i retning z) gir B i yx-planet (papirplanet) med vinkel α med x-aksen, der cos α = a/ρ. De andre sidekanter 2 og 4 (i retning y) gir B φ2 og B φ4 i xz-planet med samme vinkel α med x-aksen. Det betyr at cosinus-komponentene (langs x-aksen) for hver B φ adderer mens sinus-komponenten (normalt på x-aksen) vil nulles ut fra to motstående sidekanter. Dette gir at B (kvad) = (kvad) î med (kvad) = 4B φ cos α = 4 µ0i 2a ρ ρ 2 + a a 2 ρ = µ 0I π 2a 2 ρ 2 ρ 2 + a = µ 0I 2 π 2a 2 (x 2 + a 2 ) x 2 + 2a 2. (3) (b) Vis at følgende sammenheng gjelder i sentrum av strømsløyfene (dvs. x = 0): (kvad) = (sirk) 2 ( 2 2 ) 2 π π 0.90. Page 4

(Og dermed har du en sjekk av svaret ditt i a)). Løsning: I sentrum: mens fra ligning (1), Altså er (kvad) (x = 0) = µ 0I 2a 2 π (a 2 ) 2a = µ 0I 2 2 π a, (sirk) (x = 0) = µ 0I a 2 2 a 3 = µ 0I 1 2 a. (kvad) (x = 0) = (sirk) (x = 0) 2 2 π = B(sirk) x (x = 0) 0, 90, som skulle vises. Feltet er altså 10 % mindre i sentrum av en kvadratisk sløyfe med sidekant lik diameter i sirkulær sløyfe (strømmen er i snitt noe lengre unna ). (c) Finn uttrykk for B (sirk) (x a) og B (kvad) (x a). Uttrykk disse ved de respektive strømsløyfers magnetiske moment µ = IA. Til slutt sammenlikn disse med uttrykket for elektrisk felt på aksen til en elektrisk dipol, langt unna: E(x) 1 p = 2πɛ 0 x 3. Løsning: For x a ser vi fra ligning (3) at (kvad) (x a) µ 0I 2a 2 π (x 2 ) x = µ 0I 2a 2 2 π x 3. Dipolmomentet for sløyfa er µ (kvad) 2 = I(2a) î = 4Ia2 î, slik at B(x a) = µ 0 µ (kvad) 2π x 3. For den sirkulære strømsløyfa finner vi tilsvarende fra likn. (1) at B (sirk) (x a) = µ 0I 2 a 2 x 3 î = µ 0 µ (sirk) 2π x 3, idet µ (sirk) 2 = Iπa î. Uttrykkene er altså helt like! Når vi sammenlikner med E-feltet på aksen langt fra en elektrisk dipol, E(x) = 1 p 2πɛ 0 x 3, ser vi at feltet langs aksen (henholdsvis langs p for el. dipol og langs µ for magn. dipol) er nøyaktig det samme, med µ istedenfor p og µ 0 istedenfor 1/ɛ 0. Vi skal finne flere analogier mellom elektrostatikken og magnetostatikken etterhvert. Biot-Savart halvsirkel 10. En ledning ligger i yz-planet og er formet som en halvsirkel med radius a som vist i figuren. Ledningen fører en strøm I og tilførselsledningene ligger svært tett og langs z-aksen. x-aksen er normal til papirplanet og går opp av papiret og origo er i sentrum av halvsirkelen. (For å synes godt er koordinatsystem i figuren lagt utenfor halvsirkelen). Finn uttrykk for magnetfeltet B i et punkt P(x) som ligger på x-aksen i høyden x over yz-planet. Page 5

Løsning: De to tilførselsledningene ved z < a bidrar ikke med magnetfelt, da de ligger tett og fører strøm i motsatt retning. (I Biot-Savarts lov blir Id s motsatt like store fra hver av dem.) Vi må da finne magnetfeltet fra halvsirkelen og fra den rette lederen fra z = a til z = +a. Uttrykk for feltet i avstand x midt på en rett leder med lengde 2a fant vi i forelesningene (eller Y&F kap. 28.3). Feltet er asimutalt retta om lederen og med strøm i negativ z-retning blir ifølge høyrehåndsregelen B-feltet på positiv x-akse retta i negativ y-retning: B y, rett (x) = µ 0 I 2a 1 x r, med r = a 2 + x 2. Vi har i forelesningene (og Y&F Kap. 28.5) bestemt B-feltet langs midtnormalen av en helsirkel, og fant at feltet har komponent kun normalt på sirkelen (her x-retning), fordi y og z-komponentene nulles ut når vi integrerer over sirkelen. Med en halvsirkel nulles ikke y- komponenten. La d s være et bueelement til halvsirkelen i posisjon (asimutal)vinkel φ [0, π] fra z-aksen (figuren). Avstanden fra bueelementet til punktet P er r = a 2 + x 2 og enhetsvektor i retning fra bueelementet til punktet P betegnes ˆr. Merk strømretningen, en bedre figur vil gjøre seg, se f.eks. fig. 28.12 i Y&F. For alle bueelement vil d s ˆr, slik at db = µ 0 I d s ˆr r 2 = µ 0 I ds r 2 = k mi ds r 2, hvor vi tillater oss å bruke k m = µ0. Vektor d B har vinkel θ med x-aksen slik at d = cos θ db. Komponenten i yz-planet har verdi sin θ db og vinkel φ med z-aksen. Dette gir at db har følgende komponenter: d B = [d, db y, db z ] = [cos θ db, sin φ sin θ db, cos φ sin θ db]. Vinkel θ blir lik vinkelen mellom ˆr og sløyfeplanet (eks. fig. 28.12 i Y&F), slik at cos θ = a/r og sin θ = x/r. Vinkelen θ er lik for alle bueelement mens φ er avhengig av plasseringen av bueelementet. Komponentene d og db y er alltid positive for halvsirkelen mens db z er positiv og negativ for hver kvarte sirkel (og vi aner at resultanten blir null). Med ds = adφ gir dette d = k m I cos θ ds r 2 = k mi a adφ r 3 db y = k m I sin θ sin φ ds r 2 = k mi x adφ r 3 sin φ db z = k m I sin θ cos φ ds r 2 = k mi x adφ cos φ. r3 Page 6

Ved integrasjon over halvsirkelen er x, r samt a konstant, slik at vi får følgende integraler ˆ π 0 dφ = π, ˆ π 0 sin φ dφ = 2, ˆ π 0 cos φ dφ = 0, med resultat = k m I a aπ r 3, B y = k m I x 2a r 3, B z = 0. Dette er eneste bidraget i x-retning, mens vi for y-komponenten må legge til B y, rett fra likn. (10), og svarene blir B y = µ 0 I 2a 1 x r + µ 0 I x 2a r 3 = µ 0 I 2π a rx = µ 0 I a πa r 3 = µ 0 I 4 a2 r 3 B z = 0, ) (1 x2 r 2 = µ 0 I 2π a rx a2 r 2 = µ 0 I 2π x a3 r 3 med r = x 2 + a 2. Merk dere grensetilfellet x a (dvs. nærme origo). Da er r a og B y = µ 0 I 2π x, = µ 0 I 4a. Her er B y lik feltet nærme en lang rett leder og er lik halvparten av feltet i sentrum av en sirkel med radius a. Page 7