Riktningar (F, B, I) i ett magnetfält, högerhandsregeln
Hej!
Jag ska FÖRSÖKA att vara så tydlig som möjligt, men i skrift blir det kanske ändå lite förvirrande... Bara en förvarning!
Jag sitter med följande uppgift:
Ett homogent magnetfält B = 1,5 T är riktat ut från papperet enligt figuren nedan. Två långa parallella ledare (som kan betraktas som resistansfria) är utplacerade vinkelrätt mot fältet. Avståndet mellan ledarna är 15 cm. I serie med dessa ledare finns en resistor med resistansen 0,75 ohm. En kraftig metallstång AC med massan 2,5 kg placeras vinkelrätt mot ledarna och i god kontakt med dessa. Man skjuter iväg stången med begynnelsehastigheten v = 6,0 m/s åt vänster i figuren. Friktionskraften mot ledarna är 4,5 % av stångens tyngd. Figuren ses uppifrån.
a) Hur stor blir den inducerade spänningen över stången omedelbart efter det att den skjutits iväg?
b) Hur stor är stångens retardation, (negativ acceleration) då dess hastighet minskat till 5,0 m/s?
a) har jag löst själv.
b) Jag har sett lösningsvägen i en annan tråd från 2018 (https://www.pluggakuten.se/trad/retardation-och-friktionskraft/). Vad jag inte förstår är hur man får fram RIKTNINGAR, speciellt riktningen för den magnetiska kraften F = B*I*l.
Mitt resonemang:
- Friktionskraften är bromsande och borde vara motriktad riktningen för v. Enligt figuren: ÅT HÖGER
- Någonting måste accelerera stången. I lösningsvägen används F=m*a. Det borde då vara riktad i v's riktning: ÅT VÄNSTER
- F=B*I*l. I uppgiften står att magnetfältet pekar ut ur pappret. Enligt högerhandsregeln kan kraften då verkar mot vänster ELLER höger beroende på om strömmen går upp i stången eller ned. MEN är inte elektronernas riktning samma riktning som v (aka åt vänster), och borde stången inte gå åt motsatt håll, alltså åt höger?! Hur tar man reda på detta?
Uppskattar mycket er hjälp!!!
Minka007 skrev:- Friktionskraften är bromsande och borde vara motriktad riktningen för v. Enligt figuren: ÅT HÖGER
Korrekt.
- Någonting måste accelerera stången. I lösningsvägen används F=m*a. Det borde då vara riktad i v's riktning: ÅT VÄNSTER
Nej, accelerationen som gett stången en hastighet verkar bara en väldigt kort stund för att ge den hastigheten. Under tidpunkterna du analyserar har den ingen pådrivande acceleration.
- F=B*I*l. I uppgiften står att magnetfältet pekar ut ur pappret. Enligt högerhandsregeln kan kraften då verkar mot vänster ELLER höger beroende på om strömmen går upp i stången eller ned. MEN är inte elektronernas riktning samma riktning som v (aka åt vänster), och borde stången inte gå åt motsatt håll, alltså åt höger?! Hur tar man reda på detta?
Elektronerna har en riktning åt vänster till en början vilket är varför det blir en inducerad spänning. Enligt Lenz lag genererar den inducerade spänningen en inducerad ström med sådan riktning att den motverkar sin orsak. Således måste strömmen gå mot klockan i kretsen för att bilda en kraft som går åt höger och verkar retarderande på stången.
- Någonting måste accelerera stången....
I uppgiften står det att "Man skjuter iväg stången med begynnelsehastigheten v = 6,0 m/s åt vänster i figuren." Sedan bromsas stången av de två krafterna (Bil)+(μmg)
F=Bil...bromsar således stången. Hade denna kraft haft samma riktning som "v", hade stången kunnat accelerera (vid låg friktion) och man hade löst all världens energiproblem :-)
Tack tack tack tack TACK att ni tog er an min långa fråga! Så snällt av er, och superhjälpsamma förklaringar! :) Hade ju varit för bra om jag råkat lösa alla världens energiproblem... Nu har jag åtminstone löst denna uppgift. Baby steps! :D
