Akkurat nå er 7 pålogget.

Fysikk

Finne strømretning

26. mai kl. 13:41 av Pewzzen - Nivå: Vgs

Hei. Skal opp i fysikk 2 på onsdag, og sitter å leser om induksjon og kom over en oppgave som lyder som følger:

En rektangelformel lederkrets KLMN er vinkelrett på et homogent magnetfelt med feltsyrke B=0.80 T. Med konstant fart v=0.10 m/s trekker vi lederkretsen ut av magnetfeltet. Se figuren. Straks kortsiden LM kommer ut av magnetfeltet, begynner det å gå en induksjonstrøm i lederkretsen. 

Spørsmålet er: finn strømretningen.

Kan noen forklare hvorfor strømretningen går i retning NKLMN, slik fasiten sier?

Jeg legger ut bilde av figuren nedenfor.


Brukbart svar (0)

Svar #1
26. mai kl. 14:47 av Sigurd

Grunnen er Lenz' regel!
Når sløyfen trekkes ut av magnetfeltet, vil arealet av sløyfen som er inne i feltet minke. Dvs, fluksen (magnetfelt ganger areal) avtar. Lenz' regel sier at kretsen vil prøve å opprettholde fluksen/motvirke endringen. Magnetfeltet peker ut av papirplanet (det ser vi fordi det er prikker, hvis det hadde pekt inn i papirplanet ville det vært kryss), så det induseres en strøm som setter opp et magnetfelt ut av planet (for å kompensere for at fluksen blir mindre, induseres et magnetfelt i samme retning som feltet).
Høyrehåndsregelen gir at når tommelen peker i det induserte magnetfeltets retning (ut av planet), krummer de øvrige fingrene i strømretningen (mot urviseren, dvs retning NKLMN)

Svar #2
26. mai kl. 15:19 av Pewzzen

Takk for svar! Jeg sliter fortsatt med å skjønne dette med strømretning. Hvilken høyrehåndsregel er det du bruker? Jeg skjønner ikke hvordan et magnetfelt med retning ut av planet kan motvirke endring av areal. I boka, på et lignende eksempel, står det at den magnetiske kraften må virke mot bevegelsen, dvs mot venstre (Lenz regel), og  at man kan finne strømretningen, ved å bruke høyre håndsregelen for magnetisk kraft på rette strømledere. Men den sier jo at: "hold høyre hånd slik at strake fingrer peker langs v, og bøyde fingre peker langs B. Da peker tommelfinger langs kraften F." Men denne sier jo ingen ting om strøm? 

Kunne du ha forklart strømretningen en gang til på den nye oppgaven som er vedlagt under her?

Tusen takk, forresten.

Vedlagt fil:come.jpg

Svar #3
26. mai kl. 15:26 av Pewzzen

Og en annen ting, denne oppgaven kom før de introduserte temaet fluks. Så det må vel være mulig å forklare på enn annen måte? :)


Svar #4
26. mai kl. 15:44 av Pewzzen

.


Brukbart svar (0)

Svar #5
26. mai kl. 15:48 av Sigurd

Hei! Det stemmer. Det er flere måter å se på dette på.

Når jeg da brukte fluksbegrepet, så er det altså sånn at antallet feltlinjer gjennom kretsen minker, så mindre areal gir mindre fluks (Fluks = areal * magnetfelt). Men kompenseringen gjøres ved å øke magnetfeltstyrken, for da styrkes også fluksen (Fluks = areal * magnefelt). Så fluksen avtar pga. arealet blir mindre, men motvirkes ved at magnetfeltet blir større.

Min høyrehånd ser da sånn ut, og er rett og slett en (av mange!) høyrehåndsregler.
Høyrehåndsregel

Denne sier at krumme fingre i strømretningen (i en lukket krets) gir magnetfelt i tommel-retningen (denne er ofte brukt når man snakker om induksjon av strøm i kretser!). Alternativt, du kan legg tommelen i strømretningen og de øvrige fingrene krummer i magnetfeltets retning (rundt ledningen). Da vil du se at når du går rundt kretsen, peker de krumme fingrene alltid ut av planet inne i kretsen.

Det er også mulig å se dette ved å betrakte krefter. Det er riktig. Siden kretsen ikke vil forlate feltet (den vil beholde fluksen), virker det en kraft mot bevegelsesretningen (dvs. mot venstre på figuren). Da har du en høyrehåndsregel som sier at hvis du legger fingrene i strømretningen (nedover langs NK) og krummer dem i magnetfeltretningen (ut av papirplanet), firker kraften mot venstre (som var det vi ville). Dette kommer av at \vec{F}= I\vec{\ell}\times\vec{B}. Du kan tenke på at strømretningen er positive ladninger med fart v i strømretningen. Høyrehånda mi ser da slik ut:

Siden LM ligger utenfor feltet, vil denne ikke bli påvirket av krefter. Mens kraften på KL virker nedover, og MN virker oppover (så de motvirker hverandre). 


Svar #6
26. mai kl. 15:55 av Pewzzen

 Nå skjønte jeg det! Tusen takk! Jeg setter utrolig stor pris på at du bruker din egen tid på å så lage detaljerte og oversiktelige forklaringer, ikke bare for meg, men for mange her inne på siden. Tommel opp!


Brukbart svar (0)

Svar #7
26. mai kl. 15:58 av Sigurd

I den siste oppgaven du la ut, ser vi at arealet av kretsen øker, så fluksen øker gjennom kretsen. Men kretsen vil (jf. Lenz' regel) motvirke fluksendringen. Den vil forsøke å minke fluksen. Derfor induseres et magnetfelt rettet i motsatt retning (dvs. ut av planet). Magnetfelt ut av planet (tommelen), gir strøm mot urviseren (de øvrige fingrene), og dermed oppover gjennom den bevegelige delen.

Alternativt kan vi se på krefter. Magnetfeltet vil forsøke å holde igjen den bevegelige delen, så det virker en kraft mot venstre. Legger vi strake fingre i strømretningen (foreløpig ukjent), og krummer fingrene i magnetfeltets retning (inn i papirplanet), skal tommelen altså gå mot venstre (i kraftens retning). Da må vi ha at strømretningen er oppover gjennom lederen! (Samme resultat, bare en litt annen tilnærming!)

(Har dessverre ikke bilde av en hånd som viser det siste).


Brukbart svar (0)

Svar #8
26. mai kl. 16:00 av Sigurd

Det er bare hyggelig å hjelpe! :-)

Du vil forresten se at denne typen oppgaver går igjen hvert eneste år på eksamen. Det er veldig lett å lage flervalgsoppgaver som har med høyrehåndsregler å gjøre. :-)


Svar #9
26. mai kl. 16:05 av Pewzzen

Ja, jeg har sett over noen ekamensoppgaver det virker som om de har et tema for hver eksamen, dvs noen ganger har de mye om krefter og bevegelse, og andre ganger er det mye elektrofysikk, magnetisme og induskjon. Jeg håper at det ikke blir så mange oppgaver om de sistnevnte temaene på eksamen, der dette er det temaet jeg dårligst oversikt over.  Håper det blir masse om krefter, bevegelse og newtons lover, da dette er det enkleste!


Brukbart svar (0)

Svar #10
26. mai kl. 16:13 av Sigurd

Da er mitt tips at du jobber ekstra masse med akkurat elektrofysikken og magnetismen - så mye at du til slutt ønsker at det er akkurat dette som kommer på eksamen. Da går det kjempefint! Masse lykke til med øvigen. ;-)


Skriv et svar til: Finne strømretning

Du må være pålogget for å skrive et svar til dette spørsmålet. Klikk her for å logge inn.
Har du ikke en bruker på Skolediskusjon.no? Klikk her for å registrere deg.