F = BIl
Hej,
Låt säga att en ledare faller genom ett magnetfält enligt bilden:
Elektroner i ledaren kommer då påverkas av en kraft F = qvB åt vänster så att en elektrisk minuspol bildas på vänster sida. Konventionell strömriktning är från höger till vänster i ledaren.
Men rikta nu uppmärksamhet mot formeln F = BIl. Strömmen I går som sagt från höger till vänster, och magnetfältet B går in i bilden. Enligt denna formeln kommer då F vara nedåt. Betyder detta att ledaren påverkas av en magnetkraft nedåt, samtidigt som det induceras en ström i ledaren, när den faller fritt som på bilden? Det skulle betyda att accelerationen överstiger tyngdaccelerationen.
Min magkänsla säger att man inte kan använda F = BIl och F = qvB samtidigt.
Din figur stämmer. De negativa laddningarna kommer att förskjutas åt vänster i staven, precis som du beskriver. MEN, detta kommer inte att ge upphov till vad som kallas ström. I fysikalisk mening så är det ju en ström, men det är mer av en temporär förskjutning av laddning, som är väldigt kortvarig och man bruka inte ta hänsyn till den typen av ström på gymnasienivå. Vi brukar ju säga att man inte kan ha någon ström förrän det finns en sluten strömkrets, och i din figur finns ju ingen sluten strömkrets, bara en stav.
Iallafall, i din figur så kommer negativa laddningar att förskjutas åt vänster. Denna förskjutning av negativa laddningar i vänster stavände ger upphov till ett elektriskt fält i staven. Eftersom detta elektriska fält ger upphov till en kraft F=Eq åt höger för negativa laddningar, så kommer en kraftjämvikt på laddningarna att uppstå. Titta här så förstår du: https://www.youtube.com/watch?v=TKYFN-1dOLQ
F=BIL och B=qvB är ju egentligen samma sak, så man använder dem alltid samtidigt, om man säger så. Din tankevurpa är alltså att det uppstår aldrig en ström i din figur. (Om din slutsats hade stämt skulle du ha skapat energi. Dels ha fått en metallstav som av sig själv accelererar snabbare än tyngdaccelerationen, samtidigt som du skapar en ström som dessutom skulle kunna utföra ytterligare arbete)
(A sidenote, i din text beskriver du att din "ström" går från höger till vänster i figuren. Kom ihåg att riktningen på en elektrisk ström definieras som en ström av positiva laddningar. Tex så ritar du nog vanligtvis att strömmen går från pluspol till minuspol om du kopplar ett motstånd till ett batteri.)
Tack för svaret.
JohanF skrev:(A sidenote, i din text beskriver du att din "ström" går från höger till vänster i figuren. Kom ihåg att riktningen på en elektrisk ström definieras som en ström av positiva laddningar. Tex så ritar du nog vanligtvis att strömmen går från pluspol till minuspol om du kopplar ett motstånd till ett batteri.)
Det var ju egentligen det jag menade med konventionell strömriktning. Om elektronen går åt vänster bildas där en minuspol. Pluspolen blir till höger. Så strömmen sägs gå från höger till vänster (från pluspol till minuspol).
Hur som helst, i ett av exemplen i boken flyger ett flygplan genom jordens vertikala magnetfält. Då får man m.h.a. e = lvB räkna på den inducerade spänningen mellan vingspetsarna. Vingspannet samt planets hastighet är givet. Enligt min lärare skulle teoretiskt sett den inducerade spänningen räcka för att t.ex. lysa upp en flygplanslampa på vingen.
Om jag skulle applicera min förra idé på denna uppgift så skulle planet påverkas av en magnetisk kraft F = BIl som accelererar planet framåt utöver accelerationen från dess jetmoterer.
(och den temporära förskjutningen av laddningar i staven ger en inbromsning av fallet, om du använder korrekt definition på strömriktningen)
Zeus skrev:Tack för svaret.
JohanF skrev:(A sidenote, i din text beskriver du att din "ström" går från höger till vänster i figuren. Kom ihåg att riktningen på en elektrisk ström definieras som en ström av positiva laddningar. Tex så ritar du nog vanligtvis att strömmen går från pluspol till minuspol om du kopplar ett motstånd till ett batteri.)
Det var ju egentligen det jag menade med konventionell strömriktning. Om elektronen går åt vänster bildas där en minuspol. Pluspolen blir till höger. Så strömmen sägs gå från höger till vänster (från pluspol till minuspol).
Hur som helst, i ett av exemplen i boken flyger ett flygplan genom jordens vertikala magnetfält. Då får man m.h.a. e = lvB räkna på den inducerade spänningen mellan vingspetsarna. Vingspannet samt planets hastighet är givet. Enligt min lärare skulle teoretiskt sett den inducerade spänningen räcka för att t.ex. lysa upp en flygplanslampa på vingen.
Om jag skulle applicera min förra idé på denna uppgift så skulle planet påverkas av en magnetisk kraft F = BIl som accelererar planet framåt utöver accelerationen från dess jetmoterer.
Notera att strömmen går från minus till plus _inuti_ ett batteri (eller i din flygplansvinge). Det krävs alltså ett arbete för att "lyfta upp" laddningarna där. Kemiskt arbete i ett batteri. Mekaniskt ar bete från motorerna i ett flygplan)
"Tex så ritar du nog vanligtvis att strömmen går från pluspol till minuspol om du kopplar ett motstånd till ett batteri"
Ovanstående som jag skrev i inledningen är jätteviktigt för att kunna förstå. Ström flyter från + till - i den strömkrets du kopplar till batteriet. Inuti strömkällan, batteriet, så drivs strömmen från - till + av någon slags yttre motor. Om du ritar hela strömkretsen, dvs flygplansvinge samt en till flygplansvingen påkopplad lampa, så inser du att det måste vara på detta visat. Om det inte hade varit så, så skulle laddningarna ansamlas någonstans i istället för att flyta runt runt runt i strömkretsen och hålla lampan lysande.
