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

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

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

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

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. Kortfatta målsetning:

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

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter

Magnetostatikk Elektrodynamikk:

Magnetostatikk Elektrodynamikk:

Onsdag og fredag

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

Magnetisme. Magnetostatikk (ingen tidsvariasjon): Kap 27. Magnetiske krefter Kap 28: Magnetiske kilder

Faradays lov: Flere muligheter for induksjon: Magnetisme. Kap29

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

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

Faradays lov: Flere muligheter for induksjon: Magnetisme. E = - dφ B /dt, der Φ B = B da. Kap29

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

Faradays lov: Flere muligheter for induksjon: Magnetisme. Kap29

Magnetisme. Magnetostatikk (ingen tidsvariasjon): Kap 27. Magnetiske krefter Kap 28: Magnetiske kilder

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

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

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

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

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

Tirsdag 15. april. et stykke materie er bygd opp av atomer, dvs av atomære magnetiske dipoler med magnetisk dipolmoment j = 1...n. m j. m

Faradays lov: Flere muligheter for induksjon: Magnetisme. Kap29

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

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

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

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

Faradays lov: Flere muligheter for induksjon: Magnetisme. Kap

Løsningsforslag til øving 13

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

Faradays lov: Flere muligheter for induksjon: Magnetisme. Kap

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 10 Elektrisitet og magnetisme

Løsningsskisse EKSAMEN i FYSIKK, 30. mai 2006

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

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

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

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

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

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

TFY4104 Fysikk Eksamen 28. november 2016 Side 13 av 22

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 14/8 2015

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Løsningsforslag til eksamen i FYS1000, 19/8 2016

FYS1120 Elektromagnetisme ukesoppgavesett 7

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

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

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

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1002

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 1/2 2007

Fysikkk. Støvneng Tlf.: 45. Andreas Eksamensdato: Rottmann, boksen 1 12) Dato. Sign

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

EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME OG FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

EKSAMEN i TFY4155/FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

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

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

Innhold. Innledning 13

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

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i TFY4104 Fysikk

Norsk Fysikklærerforening Norsk Fysisk Selskaps faggruppe for undervisning

Kap 28: Magnetiske kilder. Kap 28: Magnetiske kilder. Kap 28. Rottmann integraltabell (s. 137) μ r. μ r. μ r. μ r

Flervalgsoppgaver. Gruppeøving 1 Elektrisitet og magnetisme

FYS1120 Elektromagnetisme, vekesoppgåvesett 9 Løsningsforslag

Magnetisk felt og fluks

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Nat 104. Forelesningsnotater. Våren Det vidunderlige magnetfeltet. UiA / Tarald Peersen

Laboratorieoppgave 8: Induksjon

UNIVERSITETET I OSLO

Midtsemesterprøve torsdag 7. mai 2009 kl

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

Elektrisk og Magnetisk felt

Eksamensoppgave i TFY4155 ELEKTRISITET OG MAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Løsningsforslag. b) Hva er den totale admittansen til parallellkoblingen i figuren over? Oppgi både modul og fasevinkel.

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

Begrep. Protoner - eller Hvordan få et MR-signal? Kommunikasjon. Hoveddeler. Eksempel: Hydrogen. Hvordan få et signal?

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

Magnetisme som relativistisk fenomen

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

Arbeid og energi. Energibevaring.

Eksamensoppgave i FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTRISITET OG MAGNETISME

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

Klikk på sidetallet for å komme til det enkelte lysark. De svarte sidetallene viser hvor illustrasjonen står i læreboka.

EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

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

Felttur 2016 Elektromagnetisme

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

Kap 28: Magnetiske kilder

Sammendrag, uke 13 (30. mars)

Theory Norwegian (Norway)

Kap. 4 Trigger 9 SPENNING I LUFTA

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 29. mai 2017

Transkript:

Kap. 27 Magnetisk felt og magnetiske krefter Kortfatta målsetning: Forstå at magnetiske monopoler ikke fins, kun dipoler. (mens elektriske monopoler fins, dvs. +q, -q) Lære at permanente magneter og elektromagneter har samme årsak: -- ladninger i bevegelse. Kap. 27 Kjapp historie 1000 f.kr.: Kompass brukt i Kina og i Mexico 800 f.kr: Magnetisk materiale i Magnesia i Hellas Magnetitt: Fe 3 O 4 1270: Nord- og sydpol 1600: Jordmagnetisme beskrives 1750: Magnetisk kraft prop. med 1/r 2 1819-25: Vitenskapelig arbeid: Hans Christian Ørsted, André Ampere, Jean Baptist Biot, Felix Savart, Michael Faraday, Joseph Henry 1870: Systematisering av teorien v/james Clerk Maxwell. Kap. 27 Magnetisme Magnetostatikk (ingen tidsvariasjon): Kap 27. Magnetiske krefter Kap 28: Magnetiske kilder Elektrodynamikk: Kap 29-32: Tidsvariasjon: Induksjon mm. Kraft på ledningsbit ds df = I ds X B bit = infinitesimalt strømelement I ds (Fig 27.25) 1

Kap. 27: Magnetisk felt og magnetiske krefter Forrige forelesning: Lorentzkrafta = elektrisk kraft + magnetisk kraft: F = q E + q v x B (magnetisk flukstetthet B defineres fra denne kraftvirkningen) Kraft på lederbit med lengde ds: df = I ds x B Magnetiske feltlinjer Magnetisk fluks: Φ B = B da Videre: Gauss lov for B-feltet Bevegelser av ladninger i B og E-felt, ved eksempler/anvendelser: Hastighetsfilter Thomsons e/m-eksperiment Katodestrålerør Massespektrometer Kraftmoment på strømsløyfe Magnetisk moment μ = I A Gauss lov for magnetfelt: Nettofluks lukka flate = Φ B = B da = 0 Feltlinjer er lukka kurver Magnetiske monopoler fins ikke: Alle magnetiske feltlinjer er lukka kurver: Heliksformet bane pga. Lorentzkrafta F =q E + q v x B Sett langs x-akse: (Fig 27.17) (Fig 27.18) Syklotronradius: R = mv 0z /qb (27.11) Syklotronfrekvens: ω = qb x /m (27.12) Syklotronperiode: T = 2π/ ω (Fig 27.17b) 2

Magnetfeltlinjer rundt jorda Nordlys i van Allen strålingsbelter wikipedia Tilsvarer Magnetisk flaske : Ladde partikler kan fanges i et inhomogent magnetfelt. Kan oppnå plasmagass med temperaturer opp i ~ million K. http://stargazers.gsfc.nasa.gov (Fig 27.19) γ-stråle + H-atom elektron(rask)+elektron(langsom)+positron(langsom) ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) Grenoble, Frankrike. LHC : R=4,3 km +e (langsom) B γ-stråle H-atom R = 134 m liten R=mv/eB -e (langsom) e (rask) stor R=mv/eB web.britannica.com 3

Heliksformet bane. Typiske tallstørrelser (Ex. 27.4) Oppgitte data: Proton: q = +e = 1,6 10-19 C m = 1,67 10-27 kg Ellers: F = F = qv 0z B x = 1,6 10-14 N Aksel = a = F/m = 9,6 10 12 m/s 2 B x = 0,50 T v 0x = 1,5 10 5 m/s v 0z = 2,0 10 5 m/s Finn: a) Syklotronradius R b) Syklotronfrekvens ω c) Heliksens stigning ( x per omdreining) a) Syklotronradius (27.11): R = mv 0z /qb x = 4,2 mm b) Frekvens (27.12): ω = v 0z /R ( = qb x /m ) = 4,8 10 7 s -1, dvs. periode T = 2π/ ω = 1,3 10-7 s c) x = v 0x T = 20 mm per periode T Thomsons e/m-eksperiment Resultat: e/m = 1,758820174 10 11 C/kg Katodestrålerør (TV-rør) er svært likt: Erstatt B-feltet med et horisontalt E-felt (Fig 27.23) Massespektrometer = hastighetsfilter + sirkelbaner for IONER Φ=90 o, maks kraftmoment Kraftmoment på ledersløyfe (Øving 9, opg. 3) Φ=0, null kraftmoment (Fig 27.24) (Fig 27.31) 4

Analogi mellom elektrisk dipol p og magnetisk dipol μ Solenoide med N viklinger: Hver vikling som éi sløyfe, totalt magnetisk moment: μ = N I A (Fig 21.32) Kraft F = q E Kraftmoment τ = p x E Kraft F = I l x B Kraftmoment τ = μ x B Pot.energi U = - p E p søker seg paral. med E (lavest energi) Pot.energi U = - μ B μ søker seg paral. med B (lavest energi) Ser dere at en magnetisk MONOPOL er utenkelig? (Fig 27.34) Homogent magnetfelt: Nettokraft på strømsløyfe = 0 (Dreiemoment 0) Jern tiltrekkes både S-pol og N-pol. Feltet må være inhomogent. μ Inhomogent magnetfelt: Nettokraft på strømsløyfe 0 F μ μ (Fig 27.36) F (Fig 27.38) 5

DC-motor Maks. dreiemoment τ Null dreiemoment τ Maks. dreiemoment τ (flyter på tregheten) Simulering: http://www.walter-fendt.de/ph14e/electricmotor.htm (Fig 27.39) Kap. 27: Oppsummering: Magnetisk felt og magnetiske krefter Lorentzkrafta = elektrisk kraft + magnetisk kraft: F = q E + q v x B (magnetflukstetthet B defineres fra denne) Kraft på lederbit med lengde ds: df = I ds x B Magnetisk fluks: Φ B = B da Magnetisk kilde ( magnet ) angis ved alternativt: 1) N/S-pol (monopol - dvs. separat S eller N - fins ikke) 2) Feltlinjer: Lukka kurver, fra N S ytre og S N indre. 3) Magnetisk moment μ. Høyrehåndsregel, eller: i retning S N. N strømsløyfer med areal A: μ = N I A Kraftmoment på magnetisk moment i B-felt, τ = μ x B, innretter momentet langs B-feltet og momentet har potensiell energi: U = - μ B Jern tiltrekkes både S-pol og N-pol. B-feltet må være inhomogent. Anvendelser: Hastighetsfilter, Thomsons e/m-eksperiment, katodestrålerør, massespektrometer, syklotron, DC-motor, Hall-effekt. 6