10 évf fizika feladatai és megoldásai

15. lecke Erőhatások mágneses mezőben
1. Homogén mágneses mező indukcióvonalaira merőlegesen szabálytalan alakú áramjárta
vezetőhurkot helyezünk. Milyen alakzatot vesz fel a vezetőhurok?
Megoldás:
A vezetékre ható Lorentz-erő merőleges a B-vonalakra és a vezetékre is. A vezetőhurok
bármely két átellenes pontján az áram iránya ellentétes, tehát a rájuk ható Lorentz-erő is
ellentétes irányú lesz. Ezek az ellentétes irányú erőpárok a vezetőhurkot szabályos körré
feszítik ki.
2. Mekkora erősségű és milyen irányú homogén mágneses mezőt kell alkalmazni ahhoz a 20 g
tömegű, 80 cm hosszú 2,5 A-es egyenes vezetékhez, hogy a levegőben lebegjen?
Megoldás:
A 20 g tömegű vezeték súlya 0,2 N. A Lorentz-erő nagyságának is ekkorának kell lennie:
FL 0,2N
B 0,1T
100mT
. A Lorentz-erőnek függőlegesen felfele kell mutatnia,
I l 2,5A
0,8m
ezért a mágneses indukcióvektor vízszintes irányú és merőleges a vezetékre.
3. A fénysebesség tizedével száguldó elektronok a Föld mágneses mezőjébe kerülve
körpályára kényszerülnek. Mekkora a körpálya sugara, ha a Föld mágneses mezőjének
erőssége 0,01 mT?
Megoldás:
Adatok: m
r
m
Q
v
B
9,1 10
9,1 10
1,6
10
19
31
31
C
kg, v
kg
c
10
3 10
7
0,01 10
,Q
m
s
3
T
1,6 10
19
C, B
17,0625m
17m
0,01mT
4. Mekkora és milyen irányú erő hat a kelet-nyugati irányú trolibusz felsővezeték 10 m hosszú
darabjára a Föld mágneses mezője miatt, ha benne 180 A nagyságú egyenáram folyik? A Föld
mágneses mezője legyen 0,05 mT.
Megoldás:
Adatok: 10m,I
180A,B
0,05mT
3
F L
I B l 180A
0,05 10 T 10m
0,09N
90mN
. Iránya függőleges.
44