Fragenbank: Magnetfeld: Schleife

Eine quadratische Spule mit einer Seitenlänge von 10 cm wird von einem Strom von 2 A durchflossen. Berechnen Sie die Größe des Magnetfelds im Zentrum der Spule, wobei die magnetische Permeabilität des Vakuums 4π x 10^-7 T.m/A beträgt.

Ein Wissenschaftler arbeitet in einem Labor und beschließt, das von einer kreisförmigen Schleife mit dem Radius R erzeugte Magnetfeld zu studieren, die aus einem Widerstandsdrat R besteht und durch einen elektrischen Strom I fließt. Dazu verwendet er das Ampèresche Gesetz und das Biot-Savart-Gesetz. Zuerst bestimmen Sie (a) den Ausdruck für das Magnetfeld auf der Achse der Schleife in einem Abstand x vom Zentrum. Dann (b) finden Sie die Größe des Magnetfeldes im Zentrum der Schleife in Abhängigkeit vom Strom I, dem Radius R und der magnetischen Permeabilität des Mediums (μ). Schließlich (c) nehmen Sie an, dass der Strom I linear mit der Zeit (dI/dt) ansteigt, berechnen Sie die Änderungsrate des Magnetfeldes im Zentrum der Schleife in Abhängigkeit von τ, dI/dt, dem Radius R und μ.

Wenn ein elektrischer Strom durch die leitenden Drähte einer Spule fließt, kann der Fluss dieses Feldes mit einem Gaussmeter gemessen werden, das einen Wert in Einheiten namens Gauss (G) produziert. Welche der folgenden Alternativen steht nicht im Zusammenhang mit dem Gaussmeter?

Eine kreisförmige Spirale mit einem Radius von R = 10 cm wird von einem elektrischen Strom mit einer Intensität von I = 5 A durchflossen. Bestimmen Sie den Betrag des Magnetfeldes im Zentrum der Spirale. Berücksichtigen Sie, dass die magnetische Permeabilität des Vakuums 4π x 10^-7 T m/A beträgt.

Eine rechteckige Schleife aus leitendem Draht mit vernachlässigbarem Widerstand und den Abmessungen 0,1 m mal 0,2 m befindet sich in einem einheitlichen Magnetfeld von 0,5 T. In der Schleife befindet sich ein Widerstand von 5 Ohm, durch den ein induzierter Strom fließt, der durch eine Veränderung des magnetischen Flusses verursacht wird. Die Veränderung des magnetischen Flusses, die die Schleife in 0,1 s durchquert, ist auf einen Permanentmagneten zurückzuführen, der sich mit einer konstanten Beschleunigung von 1 m/s² nähert. Vernachlässigen Sie den Widerstand des Drahtes und bestimmen Sie: 1) Die durch die Annäherung des Magneten induzierte elektromotorische Kraft in der Schleife. 2) Die Stärke des Stroms, der im betrachteten Moment durch den Widerstand fließt. Verwenden Sie, falls notwendig, die Konzepte des Faradayschen Induktionsgesetzes und der Newtonschen Gesetze der Mechanik.