F2) Lenz lag: magnet inuti spole
F2) Induktion
Heureka fysik 2, övningar och problem 6.10
En spole är kopplad till en galvanometer som figuren visar. Inuti spolen befinner sig en stavmagnet. Vilken riktning får den inducerade strömmen då
a) magneten dras ut åt höger?
b) magneten dras ut åt vänster?
a) (Fokuserar på nordpolen). Jag tänker att när den dras ut åt höger, kommer även förändringen i magnetiskt flöde att vara riktad åt höger. Därför kommer det att induceras en ström som ger ett magnetfält riktat åt vänster. Med högerhandsregeln där man omsluter spolen med handen och tummen ger riktningen av magnetfältet, fås att strömmen ska gå ned bakom sydpolen och alltså vara riktad åt höger genom galvanometern. Detta är fel eftersom facit menar att riktningen är åt vänster.
b) (Fokuserar på sydpolen). Jag tänker att när den dras ut åt vänster, kommer förändringen i magnetiskt flöde att vara riktad åt höger. Därför kommer det att induceras en ström som ger ett magnetfält riktat åt vänster. Med högerhandsregeln där man omsluter spolen med handen och tummen ger riktningen av magnetfältet, fås att strömmen ska gå ned bakom sydpolen och alltså vara riktad åt höger genom galvanometern. Detta är fel eftersom facit menar att riktningen är åt vänster.
Var blir det fel? Uppskattar all feedback!
När ett flöde, låt säga åt höger, minskar kommer den inducerade spänningen vilja motverka förändringen. Detta innebär att den gör skapar ett flöde som är till höger. Tänk dig det som att den inducerade spänningen vill bromsa något som händer. Om du accelererar åt höger och jag vill bromsa din förändring är det självklart att jag trycker dig åt vänster. Men om vi säger att du retarderar (minskar din hastighet) åt höger och jag vill bromsa denna förändring så blir det ju istället att jag vill få dig att accelerera åt höger. Och detta göra jag genom att trycka på dig åt höger!
Menar du att magnetiska flödet kommer att minska vid nordpolen vid a)?
Isåfall vill solenoiden ge upphov till ett flöde där, vilket gör att tummen pekar åt höger och därför blir strömmen åt vänster?
Tillägg: 10 jan 2025 16:14
Och varför skulle flödet öka vid sydpolen när den dras ut? Har magnetens eget magnetfält någon betydelse här (misstänker det)?
Tillägg: 10 jan 2025 16:19
Jag förstår helt enkelt inte om flödet minskar eller ökar ifall jag drar ut magneten. Är det sidorna man betraktar eller hela magneten?
Betrakta hela magneten. Den ger ett magnetfält som ser ut så här:
Flödet inne i magneten är också inne i spolen och när man drar ut den så minskar flödet inne i spolen ju längre bort magneten flyttas.
PS. Ser nu att figuren är inte helt rätt. Alla fältlinjer ske gå in mot sydpolen!
Så det är alltså endast det inre magnetfältet som går från S → N som man ska ha i åtanke här?
Jag får fortfarande inte ihop det tyvärr. Uppskattar er hjälp!
Tänker såhär:
Flödet inuti magneten har riktningen →
Ändring i flödet när N dras ut har riktningen ← (för att det minskar på det totala i magneten?)
Därför måste det inducerade flödet ha den motsatta riktningen →, vilket föranleder att strömmen har riktningen åt vänster vid galvanometerns sida.
Men skulle man betrakta samma fråga i b) ser jag inte varför det inte blir motsatsen, eftersom flödet också minskar på det totala?
Tillägg: 10 jan 2025 16:34
Jag förstår Lenz lag när det handlar om magneter som närmar sig solenoider, men inte när de är inuti solenoiden.
Det ser ut som du blandar ihop riktning på magnetfältet med förändringen av det.
Förändringen kan inte ritas som en riktning i figuren. Även om magnetfältet blir svagare har det samma riktning.
Man kan se det som att fältlinjerna blir tunnare eller färre.
Det är denna förändring som den inducerade strömmen genom spolen vill förhindra. Den vill "fylla på" magnetfält.
Okej, tack för tipset.
Men hur fyller den på?
Oavsett om den dras ut mot höger eller mot vänster, kommer väl magnetens magnetfält att vara symmetriskt så att det blir lika stor förändring åt båda hållen?
Tillägg: 10 jan 2025 16:54
Om du betraktar det här stadiet:
Vid nr. 1 har B minskat, medan den har ökat i 2, därför vill väl spolen kompensera för det så att det skapas mer av ett fält riktat åt höger, vilket gör att strömriktningen blir åt vänster? (i b))
Ja, minskningen i magnetfältet kommer att bli likadan oberoende av riktningen man drar magneten i.
Fältet som strömmen i spolen åstadkommer verkar i samma riktning som magnetens.
Nja, det minskar nog inte mycket i punkten 2 (om magneten flyttas åt höger). Inte till att börja med.
Men det totala magnetfältet i spolen kommer att minska. Om du tänker att magneten har flyttats ut helt och är bredvid spolen så är går det mesta av magnetfältet inte längre genom spolen.
Då förstår jag!
Jag kan alltså dra det till det extrema genom att flytta ut magneten helt och hållet för att då se vad som händer?
Ja jag tror det blir lättare att se hur det fungerar då.
Tack så mycket!
Ha en trevlig kväll!
Men jag har en fundering, om något ska minska, ex. en hastighet, måste accelerationen, som är delta v vara motsatt dess riktning.
Vi säger att flödet inuti magneten minskar på det hela, och när vi drar ut magneten i a) med riktning åt höger, då borde delta Phi vara motsatt riktad. Den inducerade B blir do motsatsen av det, dvs.
Om flödet inuti spolen är →
och delta Phi är←
då borde inducerat B vara →, vilket stämmer.
För b) blir det exakt samma, vilket också stämmer, visst?
Man kan alltså inte ta reda på delta Phi genom magnetens rörelseriktning utan måste tänka på det där med hastighet och acceleration.
När något dock ska öka måste v och a vara samma, dvs. flödet och delta Phi detsamma. Visst?
Nja, en minskning av flödet har ju inte en riktning åt höger eller vänster. Lika lite som en acceleration har en riktning i förhållande till en hastighet. Eller har jag missuppfattat dig?
Hela idén med delta Phi:s riktning har jag fått ifrån denna video vid denna tidpunkt och framåt:
https://youtu.be/7KNvANjSb4I?feature=shared&t=533
Har du möjlighet att ge feedback på det?
Tillägg: 10 jan 2025 17:25
En acceleration har väl en riktning, dvs. g är riktat nedåt och v uppåt i första delen av ett vertikalt kast? Om man ger den en riktning med + / -?
När en slinga roterar i ett magnetfält så varierar Phi men vilken riktning skulle den variationen ha?
g är ett resultat av jordens dragningskraft och den kraften har en riktning.
I ett vertikalt kast får hastigheten och dragningskraften motsatt riktning i början och därför blir blir accelerationen negativ. När vändpunkten passerats är hastigheten och dragningskraften i samma riktning.
Jag tror att konceptet med riktning för Phi endast gäller när B ändras, inte när A ändras som är fallet vid en roterande slinga.
Med kast hänger jag med.
Här höjs styrkan på B, och han skriver detta ovan.
Det magnetiska flödet Phi har alltid en riktning riktning i rummet, oavsett om fältstyrkan B ändras eller inte. Fältstyrkan B är ju bara Phi/A .
Det jag inte håller med om är att förändringen också har en riktning i rummet.
Och, trevlig kväll du också!
Hej,
Då är vi alltså inte överens om fysiken...
Det han uttrycker sig med kan vara fel, men frågan är varför det fungerar?
Om vi tittar på frågan som jag klistrat in en bild på, så säger han att B ökar. Han säger då att flödet måste öka in i tavlan eftersom en ökning innebär att både det befintliga fältet, och att delta Phi över t måste ha samma riktning. Lenz lag måste då säga att ökningen motverkas genom att magnetfältet som induceras är riktat utåt, varvid strömmen går moturs.
Är vi överens om detta konceptuellt även om delta Phi:s riktning verkar vara en felaktig beskrivning?
(Jag är osäker. Blir endast fundersam eftersom hans metod fungerat.)
Tack på förhand.
Det tankesättet kan man använda ja. Även om inte en riktning i rummet är fullt korrekt kanske (funkar som ett tankesätt) så har förändringen ett tecken + eller - (ökning eller minskning). Man kan då skriva
och
Tillägg: 11 jan 2025 12:19
Redigeraren bytte typ varenda tecken... Det ska vara stora Phi och den lilla cirkeln indikerar riktning ut ur pappret.
Mesopotamia skrev:...
Tillägg: 10 jan 2025 17:25
En acceleration har väl en riktning, dvs. g är riktat nedåt och v uppåt i första delen av ett vertikalt kast? Om man ger den en riktning med + / -?
Jag vill bara förtydliga: det är helt korrekt att acceleration har en riktning. Newtons 2:a lag är en vektorekvation (vektorer i fetstil):
F=ma
Vektorer har en riktning. En ökning eller minskning, dvs en förändring, kan man se som en differens. T.e.x.:
Fstart+dF=Fslut
dF=Fslut-Fstart , där dF är deltaF, förändringen.
Magnetfält har också en riktning precis som du säger. Alltså har förändringen också en riktning. Däremot är det inte så säkert att det hjälper att tänka så här.
Då tror jag att jag hänger med till fullo.
Tack ThomasN, MrPotatohead och Peter för er hjälp!
Ha en fortsatt trevlig dag!
