Magnetisches Feld

keineAhnungvonPhysik · Anmeldungsdatum: 15.05.2014 Beiträge: 1

Meine Frage:
Eine Spule mit Eisenkern (Permeabilität 300) hat 1000 Wendungen, einen mittleren Querschnitt von 8 cm2 und eine Länge von 20 cm. Mit einer Halsende wurde im Inneren der Spule eine magnetische Flussdichte B=3,8mT gemessen. Die Spule wird von 20 mA durchflossen.

1.1. Entscheiden sie ob die Spule als lange Spule bezeichnet werden kann. Begründen sie.
1.2. Berechnen sie die Kraft, die das Magnetfeld dieser Spule auf ein Elektron ausübt, das mit 3x10^-6 m/s in Richtung der Spulenachse durch die Spule geschossen wird.
1.3. Im Gegensatz zu 1.2 wird nun das Elektron in eine Richtung in das Magnetfeld eingeschossen, die mit der Spulenachse den Winkel 10° bildet. Geben sie die jetzt wirkende Kraft an.
1.4. Beschreiben sie die in 1.2 und 1.3 entstehenden Bahnen der Elektronen.

Meine Ideen:
1.1 FORMEL: B=? x (I x N)/l x ?
eingesetzt mit werten: 1,26 x 10^-6 x (0,02 x 1000)/0,2
B= 0,0378 T = 37,8 mT
Als lange spule bezeichnet man eine Spule, die im vgl. zum Spulendurchmesser relativ lang ist.
Am Bsp: 8cm2 < 20cm

1.2. welche Formel muss ich da nehmen!? F=Q x v x b oder F= I x L x B

1.3. F= B x I x L
F= 0,02 x 0,2 x 0,0038 x sin 10°
F= 3,47 x 10^-8 N

Stimmt das!?

und zu 1.4. Hab ich gar keine Ahnung.
Wäre super lieb wenn mir jemand helfen könnte!
Danke schonmal im voraus!!!! smile

isi1 · Anmeldungsdatum: 03.09.2006 Beiträge: 2902 Wohnort: München

Auch wenn Du die Spule 100000 mal wendest ist es nicht leicht, ein Magnetfeld dadurch zu erzeugen. Aber vielleicht meinst Du Windungen?
Ebenso ist es mit der Hallsonde, aus der (ganz einleuchtend bei einer langen Spule) das Halsende wird.

1.1 Wohl nicht, wenn ein Eisenkern drinnen ist, denn die Magnet-Feldlinien schließen sich dann über die Luft (falls das Eisen nicht geschlossen ist), d.h. deren magnetischer Widerstand außen kann nicht mehr vernachlässigt werden (wie bei der langen Luftspule).

1.2 Ist ja klar, die erste Formel, denn wozu wäre sonst die Geschwindigkeit gegeben?
siehe hier

Bei 1.2 gibt es einen Kreis, falls er genügend klein ist, dass er im Magnetfeld verläuft.
Bei 1.3 mit 10° gegen die Achse wirkt nur v*sin 10° (die Komponente, die senkrecht zum Magnetfeld ist), der Kreis überlagert sich mit der linearen Bewegung in Achsrichtung (v*cos 10°) zu einer Spirale (, falls der Kreis genügend klein ist, dass er im Magnetfeld bleibt).

GvC · Anmeldungsdatum: 07.05.2009 Beiträge: 14861

Ich muss gestehen, dass ich bei dieser Aufgabe ein grundsätzliches Verständnisproblem habe, was das physikalische Szenario angeht. Wie lässt sich ein Elektron in Richtung der Spulenachse durch die Spule schießen, wenn dort ein Eisenkern ist? Wie kann man überhaupt eine Hallsonde im Inneren einer eisengefüllten Spule platzieren, um die dortige Flussdichte zu messen? Außerdem: Wenn man davon ausgeht, dass das Magnetfeld im Inneren der Spule in erster Näherung parallel zur Spulenachse verläuft, dann würde auf eine Ladung, die sich parallel dazu bewegt, doch gar keine Kraft ausgeübt werden, oder?

@keineAhnungvonPhysik
Gibt es zu dieser Aufgabe eine Skizze?