32 svar
750 visningar
Katarina149 är nöjd med hjälpen
Katarina149 7151
Postad: 12 apr 2022 14:08 Redigerad: 12 apr 2022 14:11

En kraftledning för likström

En kraftledning för likström (som består av en lång rak enkelledare) är nergrävd 3,0 m i marken och ligger i nord-sydlig riktning. En orienterare som ställer in sin kompass 1,0 m över marken, rakt över kraftledningen kommer därför att springa i fel riktning. Hur många grader fel kommer orienteraren att springa? Strömmen i ledningen är 0,1 kA. Jordmagnetiska fältet har fältstyrkan 53 *10^(-6) T , inklationen är 70°.

Hej.. Jag har fastnat här. Jag vet inte vad jag ska göra sen.  Det här magnetiska flödestätheten B som jag har räknat ut, är det för den vertikala jordkomposanten eller den horisontella jordkomposanten?

D4NIEL 2617
Postad: 12 apr 2022 22:49 Redigerad: 12 apr 2022 23:02

Avståndet mellan kompassen och kabeln blir 4 meter. Först 1 meter ned till marknivån och sedan 3m under jord.

Du behöver räkna ut BjhB_{jh}, den horisontella komposanten av det jordmagnetiska fältet BjB_j

Det kan man enkelt göra genom att multiplicera BJB_J med en trigonometrisk funktion. Se din egen figur med vinkeln 70o70^o.

Slutligen för du in BB och BjhB_{jh} i ett vektordiagram. Resultanten visar i vilken riktning kompassen pekar.

Katarina149 7151
Postad: 13 apr 2022 14:08

Jag vet inte hur jag ska rita bilden 

Programmeraren 3387
Postad: 13 apr 2022 18:43

Du hade liknade uppgifter för nån månad sen eller två. Börja med att rita/förstå hur fältet runt ledaren ser ut ("ringarna"). Strömmen går från norr till söder. Sätt ut fältets riktning på "ringen" och speciellt rakt ovanför ledaren (där kompassen finns). Åt vilket håll pekar fältet?

Du har fått vet riktningen på det jordmagnetiska fältet. Om du är osäker på vad inklination är, läs här: https://wikiskola.se/index.php/Jordmagnetiska_fältet_samt_Magnetiska_material

Katarina149 7151
Postad: 13 apr 2022 20:45

Jag har läst igenom länken men jag förstår inte hur jag ska tänka 

D4NIEL 2617
Postad: 13 apr 2022 23:03 Redigerad: 13 apr 2022 23:31

Rita orienteraren som en streckgubbe

I handen håller han en kompass

1 meter under kompassen går markytan

3 meter under markytan går en nedgrävd ledare. Rita ledaren som en rund ring, med ett kryss eller en punkt i.

rita cirklar runt ledaren för att visa magnetfältet från den nedgrävda ledaren.

Åt vilket väderstreck pekar magnetfältet från den nedgrävda ledaren vid kompassen?

Visa dina försök.

Katarina149 7151
Postad: 14 apr 2022 03:41 Redigerad: 14 apr 2022 03:43

Bilden ovan visar min skiss.
Men jag vet inte hur jag ska svara på frågan ”Åt vilket väderstreck pekar magnetfältet från den nedgrävda ledaren vid kompassen?” 

Programmeraren 3387
Postad: 14 apr 2022 09:14

Rita ringen runt ledaren så att den går igenom kompassen. Då ser du fältets riktning i den punkten. Du har ritat ledaren som att strömmen går från dig. Dvs du har ritat den från norr eftersom strömmen är angiven att gå i nord-sydlig riktning.
Vilket väderstreck pekar ledarens fält åt vid kompassen?

När du vet det ritar du vyn ovanifrån med fältet från ledaren respektive jordens magnetfält.

Katarina149 7151
Postad: 14 apr 2022 12:17 Redigerad: 14 apr 2022 12:21

Kompassen pekar åt höger enligt min skiss 

Hur ska jag därefter rita ut komposanterna? 
Jag har den här bilden i boken. Kan den vara till hjälp? 
Jag förstår inte vad magnetfältet från kompassen ska visa?

D4NIEL 2617
Postad: 14 apr 2022 13:55 Redigerad: 14 apr 2022 14:09

Kompassen avger inget eget magnetfält.

Det finns två magnetfält som är relevanta för den här uppgiften.

1. Magnetfältet från ledaren BIB_I (Som du behöver bestämma riktning och storlek på)

2. Den horisontella komposanten av jordens magnetfält, BjhB_{jh} (som du kan räkna ut styrkan på). Du måste också veta att BjhB_{jh} pekar norrut.

En kompass kan inte känna skillnad på magnetfält utan visar bara det resulterande fältet.

Orienterarens kompass kommer därför visa summan av de två fälten BjhB_{jh} och BIB_I. Men eftersom fälten är vektorer kan vi inte bara addera dem. Vi måste rita ett vektordiagram för dem och använda Pythagoras och lite trigonometri för att räkna ut storlek och riktning av den resulterande vektorn.

Eftersom ledaren i din bild går in i pappret och det står i uppgiften att ledaren ligger i nord-sydlig riktning vet vi att höger antingen betyder rakt österut eller rakt västerut. Om vi antar att strömmen i ledaren går från norr till söder är alltså riktningen söder rakt in i pappret, samma riktning som strömmen.

Det betyder att riktningen väster är åt höger i din bild.

Om vi istället antar att strömmen i ledaren går från söder till norr är riktningen norr rakt in i pappret, samma riktning som strömmen. Då skulle riktningen väster vara åt vänster i din bild.

Nu kan vi välja att titta på situationen rakt ovanifrån istället och låta riktningen Norr vara uppåt. Vi börjar med att rita ut BjhB_{jh} som pekar mot Norr. Sedan lägger vi till BIB_I antingen åt öster eller åt väster beroende på strömriktningen i kabeln. T.ex. så här

 

Katarina149 7151
Postad: 14 apr 2022 14:27

Jag har några frågor 

• Hur vet man att Bjh pekar norrut? Varför just norrut? 
• Den här meningen förstod jag inte riktigt ”Eftersom ledaren i din bild går in i pappret och det står i uppgiften att ledaren ligger i nord-sydlig riktning vet vi att höger antingen betyder rakt österut eller rakt västerut. Om vi antar att strömmen i ledaren går från norr till söder är alltså riktningen söder rakt in i pappret, samma riktning som strömmen.”

Även det här förstod jag inte hur man ska kunna kunna komma fram till : ”Det betyder att riktningen väster är åt höger i din bild.” 

D4NIEL 2617
Postad: 14 apr 2022 18:54 Redigerad: 14 apr 2022 18:55

BjhB_jh är det jordmagnetiska fältets horisontalkomposant. Jorden fungerar som en jättestor stavmagnet med poler vid nordpolen och sydpolen.

Det jordmagnetiska fältet har också en vertikalkomposant som pekar rakt ned i jordytan. Men den har vi ju ingen större nytta av vid orientering eller när vi använder en kompass.

I uppgifter med magnetfält är det viktigt att försöka hålla ordning på alla riktningar i 3 dimensioner. Ofta hjälper det att rita en bild på två olika sätt. T.ex. bakifrån och från sidan. Här tänker vi oss att strömmen går från syd till nord i ledaren:

Orienteraren står alltså med näsan i nordlig riktning rakt ovanför ledaren. Under honom går strömmen från syd till nord.

Katarina149 7151
Postad: 15 apr 2022 17:33 Redigerad: 15 apr 2022 17:34

Jag förstod inte dina bilder helt ärligt, Hur ska man rita komponenterna i ett diagram och sen räkna med en inklination på 70 grader

Programmeraren 3387
Postad: 15 apr 2022 18:31

Har du förstått vad inklination är? Jag postade en länk i #4 men en kort sammanfattning. Där finns en tydlig bild där det framgår hur det jordmagnetiska fältet delas upp i en (för uppgiften ointressant) vertikalkomposant och en horsiontalkomposant. Som du ser pekar horisontalkomposanten mot norr.

Det andra fältet kommer från ledaren. Det är "tumgreppet" runt ledaren och man ser då åt vilket håll fältet går i kompasspunkten, åt vilket håll pilen på "ringen" runt ledaren pekar i den punkten. Strömmen går från norr till söder.

Katarina149 7151
Postad: 15 apr 2022 18:36 Redigerad: 15 apr 2022 18:37

Jag har läst igenom länken , men jag förstår inte vad inklination är.  jag förstår inte heller hur jag ska rita bilden till uppgiften. 

Programmeraren 3387
Postad: 15 apr 2022 20:13

Vad i förklaringen i länken är det som är svårt att förstå? Om du läser om jordens magnetfält och förenklat tänker att det är en stavmagnet inuti jorden så kommer fältlinjerna peka snett nedåt. Det ser man direkt om man tittar på hur fältet runt en stavmagnet ser ut. Länken visar en bild på en fältlinje som pekar snett in i jorden. B kan delas upp i två komposanter, en rakt ner i marken och en norrut. Inklinationen är vinkeln mellan fältet och jordytan. Jag vet inget annat sätt att förklara det.

Det andra fältet, ta "tumregeln" runt en ledare, finns förklarat på massa ställen. Jag länkade i en annan uppgift en översikt:
http://mattefysik.se/fysik2.kap5.html
Om det inte räcker tycker jag att du ska titta igenom alla de uppgifter du/vi gjort tidigare med tumregeln.

Yngve 38328 – Livehjälpare
Postad: 17 apr 2022 08:48 Redigerad: 17 apr 2022 08:50

@Katarina149, vilka delar är det som fortfarande är oklara?

  1. Är du med på varför magnetfältet från kraftledningen BKL har en västlig riktning vid kompassen K?
  2. Är du med på varför det jordmagnetiska fältets horisontella komposant BJH har en nordlig riktning vid kompassen K?
  3. Är du med på att det betyder att situationen vid kompassen principiellt ser ut så här (S = Syd, N = Nord, Ö = Öst, V = Väst)?
  4. Är du med på hur du beräknar storleken av BJH och BKL?
Katarina149 7151
Postad: 17 apr 2022 22:56 Redigerad: 17 apr 2022 22:57

Jag har enbart lyckats rita den här bilden. Men sen vet jag inte hur jag ska tänka/göra. 

Yngve 38328 – Livehjälpare
Postad: 18 apr 2022 00:49

Vi kan pausa den här tråden tills vi i dina andra två trådar (om Simon respektive Lena) har rett ut hur det är lämpligt att visualisera ledare, magnetfält och väderstreck i sådana här situationer.

Katarina149 7151
Postad: 22 apr 2022 01:54 Redigerad: 22 apr 2022 01:54

Har jag räknat/ tänkt rätt?

Katarina149 7151
Postad: 24 apr 2022 14:27
Katarina149 skrev:

Har jag räknat/ tänkt rätt?

Programmeraren 3387
Postad: 24 apr 2022 17:13

Ser rätt räknat ut. Men det avvikelsen från norr, går den svagt västerut eller svagt österut? Dvs åt vilket håll pekar fältet från ledaren i kompasspunkten?

Högst upp till höger i din bild finns en bild som kanske rör detta men riktning på ledaren ser ut att vara från rymden ner i marken (upp till vänster finns en sidovy som ser korrekt ut).
Du ska "greppa ledaren" för att se åt vilket håll fältet i "ringen" har i kompassens punkt. Yngve har ritat riktningarna i #17.

Katarina149 7151
Postad: 25 apr 2022 13:23

Den pekar österut 

Programmeraren 3387
Postad: 25 apr 2022 14:20

Nej, den pekar västerut.

Kompassen befinner sig ovanför ledaren. Dvs "på toppen" av den ring du ritat uppe till höger (titta på din bild).  Och där pekar din pil västerut.

Katarina149 7151
Postad: 25 apr 2022 14:26

Jag förstår inte vad du menar 

Programmeraren 3387
Postad: 25 apr 2022 15:29

Titta på den bild du ritat, ledaren med en cirkel av pilar runt sig.  Var är kompassen i den bilden? Åt vilket håll pekar fältet?

Katarina149 7151
Postad: 25 apr 2022 15:33

Västerut ? 

Programmeraren 3387
Postad: 25 apr 2022 15:49

Ja. Kompassen är ju rakt ovanför ledaren. Och "ringen" har ett fält som dina pilar visar, dvs i varje punkt på "ringen" pekar det i tangentens riktning.

Katarina149 7151
Postad: 25 apr 2022 17:42

Har det något att göra med ”pilarna” som jag ritat. Dvs magnetfältet runt ledaren 

D4NIEL 2617
Postad: 25 apr 2022 17:57

Katarina149 7151
Postad: 25 apr 2022 18:12 Redigerad: 25 apr 2022 18:13

Hur vet man att fältet pekar västerut? Vad säger din bild?

Programmeraren 3387
Postad: 25 apr 2022 19:43

Det är det vanliga tumgreppet runt en ledare. Du greppar ledaren som går från norr till söder och med strömriktningen från nord till syd. Fingrarna slingar sig runt ledare och visar fältet. Det är helt avgörande att du kan "tumgreppet" och förstår fältets riktning ri olika platser unt ledaren. Det är meningslöst att göra krångliga uppgifter innan det är glasklart.

Din bild:
Du har ritat att ledaren kommer ut ur papperet. Eftersom ledare kommer från norr måste alltså vi/betraktaren vara i syd. Tummen i tumgreppet pekar rakt mot oss (i strömriktningen).
Du har korrekt ritat fältet runt ledaren. 
Jag har ritat fältets riktning där kompassen befinner sig, rakt ovanför ledaren. Det är precis om dina pilar visar men förtydligar riktningen, tangenten pekar rakt åt väster.

(OBS: Det är viktigt att förstå att fältet är riktat som tangenten till cirkeln du ritade. Det har har alltså olika riktning i alla punkter runt ledaren. T ex under ledaren pekar fältet åt öster. Till höger om ledaren pekar fältet uppåt (mot jordytan). Till vänster om ledaren pekar fältet nedåt (nedåt i marken). Vi höll på med detta för några månader sen med många bilder och förklaringar, studera de uppgifterna om det känns oklart).

Katarina149 7151
Postad: 27 apr 2022 08:08

Jaha okej nu förstår jag! Tack för hjälpen

Svara Avbryt
Close