Løysingar prøve i 3FY fredag 30/1 2004 (to timer)

Oppgave 1 Svar: Se BOKEN!

Oppgave 2

En alfapartikkel (med ladning 2e) beveger seg med farten v = 1,50 · 107 m/s  gjennom et homogent magnetfelt der flukstettheten har absoluttverdien B = 0,050 T.

Svar: Vi setter q = 3,2 · 10-13 C, og bruker formelen F = qv x B = qvB ·  sin vinkel

  Vinkel Kraft Bane
a) 90 2,4 · 10-13 Sirkelbane
b)  0º  0 Rett linje
c)  40º 1,5 · 10-13 Skruebane

Banefarten til partikkelen vil være konstant fordi kraften alltid står normalt på farten, dvs. forflytningen s, og gjør derfor ikke noe arbeid, slik at den kinetiske energien er konstant.

Oppgave 3

En del av en strømkrets ABCD har form som en huske som henger fritt i gravitasjonsfeltet og et loddrett magnetfelt, (se figur). BC er en 20 cm lang kopperstav med masse 30 g. Vi ser bort fra all kraftvirkning på lederne AB og CD. Når vi lar en strøm på 20 A flyte gjennom kretsen danner disse lederne vinkelen 8º med loddlinjen.
a) Tegn kreftene som virker på staven Svar: se figur. Fm er den magnetiske kraften, G er tyngden og S er den totale snorkraften. (det vil jo virke snorkrefter både i B og C)
b) Hvilken retning har strømmen gjennom kopperstaven? Svar: Ved å bruke høyrehåndsregelen finner vi at for å få til å gå Fm som på figuren må strømmen være inn i papiret / skjermen. (dvs retning CB)
c) Hva er flukstettheten av magnetfeltet? Svar: Av figuren ser vi at tan 8 = Fm / G, dvs. Fm  = G tan 8 =  0,041 N. Vi har også at Fm = IlB, dvs B = Fm /Il = 0,01 T

Oppgave 4

a) Forklar Lenz' regel. Svar: SE BOK
b) Bruk Lenz' regel til å forklare hvilken vei vi må bevege magneten på figuren for at det skal induseres en strøm i spolen med retningen slik som angitt. Svar: Når strømmen går som på figuren, har spolen magnetisk nord mot høyre. Det betyr at spolen drar magneten til venstre, og det må bety at magneten må beveges mot høyre.
c) Hvorfor blir det ingen strøm hvis vi holder magneten i ro? Svar: Hvis vi bruker Faradays induksjonslov, ser vi at fluksen gjennom spolen er kostant (Hverken arealet, feltet eller vinkelen endrer seg) og derfor blir den induserte spenningen lik null.

 

Oppgave 5

En kvadratisk lederbøyle ABCD med sidekanter 0,10 m er plassert i et homogent magnetfelt. Den magnetiske flukstettheten er 0,40 T. Vi trekker bøylen mot høyre med en konstant fart på 3,0 m/s. 

Svar: Når bøylen når den er  helt inne i feltet og helt ute av feltet er det ingen indusert spenning. Når den er på vei ut er den induserte emsen er ε0 = vBl = 0,12 V. Spenningen oppstår i lederstykket AC og retningen er CABD.