22 exempel på frågor om magnetisk induktion och magnetisk kraft
1. Titta på bilden på sidan!
Den tredje trådens position och strömmens riktning så att den tredje tråden inte upplever en magnetisk kraft mätt från den första tråden är...
A. 9 cm uppåtgående strömriktning
B. 6 cm uppåtgående strömriktning
C. 6 cm nedåtgående strömriktning
D. 3 cm uppåtgående strömriktning
E. 3 cm nedåtgående strömriktning
Diskussion
Tråd 3 är vald att peka uppåt så att den producerar en kraft som i bilden ovan.
Kraften F1 utövas av tråd 1 på tråd 3.
Kraften F2 utövas av tråd 2 på tråd 3.
Kraften F3 utövas av tråd 3 på tråd 1 och tråd 2.
För att den tredje tråden inte ska utsättas för någon magnetisk kraft är storleken på kraften F1 = storleken på kraften F2 , och de två krafternas riktning är motsatt, som i bilden ovan.
I3 , μo och 2π är desamma, så de elimineras från ekvationen.
Det rätta svaret är A.
2. Följande är faktorer som påverkar magnituden av magnetisk induktion i en ledande tråd.
(1) strömmen som flyter i tråden
(2) permittivitet
(3) trådtäthet
(4) avståndet från en punkt till tråden
Det korrekta påståendet är…
A. (1) och (4)
B. (1) och (3)
C. (2) och (3)
D. (2) och (4)
E. (3) och (4)
Diskussion
Formeln för magnetisk induktion av en rak tråd:
Sammanfattning:
μ o = Vakuumpermeabilitet eller magnetisk konstant
I = Elektrisk ström som flyter i ledningen
r = Avståndet från en punkt till tråden
B = Magnetfältets magnitud
Det rätta svaret är A.
3. Var uppmärksam på följande påståenden relaterade till magnetisk induktion.
(1) strömmen som flyter i tråden
(2) vakuumpermeabilitet
(3) trådens tvärsnittsarea
(4) trådtäthet
Det som påverkar magnituden av magnetisk induktion i en ledande tråd är...
A. (1) och (2)
B. (1) och (3)
C. (2) och (3)
D. (2) och (4)
E. (3) och (4)
Diskussion
Lär dig formeln för magnetisk induktion och förklaringen av den föregående formeln.
Det rätta svaret är A.
4. Ledartråden som är utformad som visas på bilden på sidan matas med en elektrisk ström i . Storleken på den magnetiska induktionen i cirkelns centrum (P) är… ( µ o = 4π.10⁻⁶ Wb.m⁻¹ .A⁻¹ )
A. π x10-5 Tesla
B. 2π x10⁻⁶ Tesla
C. 2,5π x 10-5 Tesla
D. 4π x10-5 Tesla
E. 8π x10-5 Tesla
Diskussion
Det är känt att :
Krökningsradie (r) = 6 cm = 6 x 10⁻² meter
Elektrisk ström (I) = 8 ampere
Vakuumpermeabilitet (µo ) = 4π x 10⁻⁶ Wb · A⁻¹ m⁻¹
Fråga : Magnetfältets styrka i cirkelns centrum (punkt P)
Svar :
360 o – 90 o = 270 o . Eftersom 270 o / 360 o = 3/4 så är 270 o = 3/4 av cirkelns omkrets.
Formeln för magnetfältets styrka i mitten av en spole med ett antal varv :
Beskrivning: B = magnetfältstyrka, N = antal varv, I = elektrisk strömstyrka, r = krökningsradie.
I problemet ovan finns det bara 1 spole så N elimineras från ekvationen. Trådspolen i problemet ovan är inte 1 cirkel utan 3/4 cirkel. Formeln ovan justeras igen för att passa detta problem så att den blir:
Magnetfältstyrka i mitten av kurvan :
Det rätta svaret är B.
5. En ström på 2 A flyter genom en cirkulär tråd som visas i figuren. Storleken och riktningen för magnetisk induktion vid punkten P om cirkelns radie är 4 π cm är….
A. 5.10-5 T går in i pappersfältet
B. 4.10 -5 T lämnar papprets plan
C. 3.10 -5 T går in i pappersplanet
D. 2.10 -5 T ur pappershyvel
E. 1.10 -5 T går in i pappersplanet
Diskussion
Det är känt att :
Krökningsradie (r) = 4 π cm = 4 π x 10⁻² meter
Elektrisk ström (I) = 2 ampere
Vakuumpermeabilitet (µo ) = 4π x 10⁻⁶ Wb · A⁻¹ m⁻¹
Fråga : Magnetfältets styrka i cirkelns centrum (punkt P)
Svar :
Trådspiralen i frågan ovan är 1/2 cirkel.
Magnetfältstyrka i mitten av kurvan :
6. Två parallella ledningar leder ström som visas på bilden. Storleken och riktningen på den magnetiska kraften som de två ledningarna upplever är… ( μo = 4π.10⁻⁶ Wb · A⁻¹ .m⁻¹ )
A. 3.10-5 N, avvisa-avvisa
B. 5 .10 -5 N, attraktion
C. 5 .10 -5 N, frånstötande
D. 6 10 -5 N, drag-drag
E. 6 10 -5 N, frånstötande
Diskussion
Det är känt att:
Strömstyrka 1 (I1 ) = 3 ampere
Strömstyrka 2 (I2 ) = 5 ampere
Vakuumpermeabilitet ( µo ) = 4π x 10⁻⁶ wbA⁻¹ m⁻¹
Avstånd mellan de två trådarna (L) = 5 cm = 5 x 10⁻² meter
Fråga: Magnetkraftens storlek och riktning
Jawab:
Den elektriska strömmens riktning i tråd 1 är motsatt strömmens riktning i tråd 2, så att en repellerande kraft uppstår mellan tråd 1 och tråd 2.
Magnetkraftens storlek:
Den magnetiska kraften per trådlängdsenhet (F/l) som båda trådarna upplever är 6 x 10⁻⁶ Newton.
Det rätta svaret är E.
7. Följande bild visar två parallella strömförande ledningar placerade på ett avstånd av 20 cm från varandra. Storleken på den magnetiska kraften per längdenhet av ledningen som upplevs av de två ledarna är… ( μo = 4π.10⁻⁶ Wb · A⁻¹ .m⁻¹ )
A. 1.10-5 nm-1, dragkamp
B. 2,10-5 Nm - 1 , repulsion
C. 11 10 -5 Nm -1 , attraktion
D. 20 10 -5 Nm -1 , stötande
E. 25.10 -5 Nm -1 , attraktion
Diskussion
Diskussion
Det är känt att:
Strömstyrka 1 (I1 ) = 5 ampere
Strömstyrka 2 (I2 ) = 4 ampere
Vakuumpermeabilitet ( µo ) = 4π x 10⁻⁶ wbA⁻¹ m⁻¹
Avstånd mellan de två trådarna (L) = 20 cm = 20 x 10⁻² meter
Önskat: Magnetkraftens storlek per trådlängdsenhet
Jawab:
Den elektriska strömmens riktning i tråd 1 är motsatt strömmens riktning i tråd 2, så att en repellerande kraft uppstår mellan tråd 1 och tråd 2.
Magnetkraftens storlek:
Den magnetiska kraften per trådlängdsenhet (F/l) som båda trådarna upplever är 2 x 10⁻⁶ Newton.
Det rätta svaret är B.
8. En elektron rör sig med hastigheten v i ett homogent magnetfält som visas i figuren. Riktningen på den magnetiska kraft som elektronen upplever är…
A. utanför bildområdet
B. ange bildfältet
C. till höger vinkelrätt mot v
D. till vänster vinkelrätt mot v
E. uppåt motsatt v
Diskussion
Titta på bilderna ovan. Symbolen x betyder att magnetfältet B är vinkelrätt inåt genom monitorplanet (bort från läsaren). Symbolen o betyder att magnetfältet B är vinkelrätt utåt (mot läsaren).
Rörelseriktningen för den elektriska laddningen (v), magnetfältets riktning (B) och magnetkraftens riktning (F) är vinkelräta mot varandra. Rörelseriktningen för den elektriska laddningen, magnetfältet och den magnetiska kraften bestäms exakt med hjälp av högerhandsregeln.
Högerhandsregeln
Sträck ut din högra hand, räta ut tummen och knäpp dina andra fyra fingrar. Ordna dina fyra fingrar så att de pekar i magnetfältets riktning (B) och din tumme pekar i laddningens riktning (v). Om laddningen är positiv pekar din högra handflata i den magnetiska kraftens riktning (F). Om laddningen är negativ pekar baksidan av din högra hand i den magnetiska kraftens riktning (F).
Det rätta svaret är D.
9. Titta på följande bild!
Elektroner rör sig parallellt med Y+ axeln i ett magnetfält B. Om B är i riktning mot Z+ axeln (se bild). Elektroner kommer att uppleva en Lorentzkraft i samma riktning...
A. Y-axel-
B. X-axel –
C. Z-axel +
D. Y-axel +
E. X-axel +
Diskussion
Tillämpa högerhandsregeln.
Det rätta svaret är B.
10. En tråd som leder en elektrisk ström I placeras mellan två magnetiska poler, norr och söder, som visas i figuren. Lorentzkraftens riktning på tråden är…
A. Ange pappersfältet
B. Utgångspappersområde
C. Mot den magnetiska nordpolen
D. Mot magnetens sydpol
E. Från nordpolen till sydpolen
Diskussion
Elektrisk ströms riktning (positiv laddning) = uppåt.
Magnetfältets riktning = nordpolen till magnetens sydpol (åt höger)
Tillämpa högerhandsregeln.
Det rätta svaret är A.
11. Följande bild visar den korrekta riktningen för magnetisk induktion på grund av en tråd som leder ström I, vilket är….
Diskussion
Magnetisk induktion eller inducerat magnetfält kan bestämmas med hjälp av högerhandsregeln.
Den första metoden, om ledaren för elektrisk ström är en rak tråd , bestäms det inducerade magnetfältet enligt följande: Räta ut höger tumme och sträck de andra fyra fingrarna framåt, böj sedan de fyra fingrarna in i handflatan. Justera höger tummes riktning till den elektriska strömmens riktning (I). Riktningen på det inducerade magnetfältet är densamma som riktningen på böjningen av de andra fyra fingrarna.
Den andra metoden, om ledaren för elektrisk ström är en cirkulär tråd , bestäms det inducerade magnetfältet enligt följande: Räta ut höger hands tumme och sträck de andra fyra fingrarna framåt, böj sedan de fyra fingrarna in i handflatan. Justera riktningen på höger hands fyra fingrar till den elektriska strömmens riktning (I). Riktningen på det inducerade magnetfältet är densamma som tummens riktning.
Tillämpa nu högerhandsregeln på varje svar.
Svar A: Om man använder högerhandsregeln först är detta svar korrekt.
Svar B: Med den första metoden i högerregeln är detta svar fel. Varför är det fel? Cirkeln och x-tecknet betyder att riktningen för det inducerade magnetfältet är bort från läsaren (vinkelrätt mot papprets plan), medan cirkeln och den svarta cirkeln betyder att magnetfältets riktning närmar sig läsaren (vinkelrätt mot papprets plans utsida). Om högerregeln tillämpas måste cirkeln och den svarta cirkeln vara överst och representera riktningen för magnetfältet som närmar sig läsaren, medan cirkeln och x-tecknet måste vara underst och representera riktningen för magnetfältet bort från läsaren.
Svar C: Med den andra metoden i högerhandsregeln är detta svar fel.
Svar D: Med den första metoden i högerhandsregeln är detta svar fel (liknande svar B).
Svar E: Med den första metoden i högerhandsregeln är detta svar fel (liknande svar B).
Det rätta svaret är A.
12. 
Diskussion
Riktningen på det inducerade magnetfältet eller riktningen för magnetisk induktion kan bestämmas med hjälp av högerhandsregeln, som i föregående fråga.
Svar A: Om man använder högerhandsregeln på det första sättet är detta svar fel.
Svar B: Om man använder den andra metoden i högerhandsregeln är detta svar fel.
Svar C: Med den andra metoden i högerhandsregeln är detta svar korrekt.
Svar D: Om man använder högerhandsregeln på det första sättet är detta svar fel.
Svar E: Med den andra metoden i högerhandsregeln är detta svar fel.
Det rätta svaret är C.
13. Titta på bilden! Två mycket långa parallella trådar bär samma elektriska ström, nämligen 3 A. Om avståndet mellan de två trådarna är 40 cm, är den magnetiska induktionen vid punkten P μ o = 4π x 10 −7 Wb A −1 m −1 är…
A. 2 x 10-6 T
B. 4 x 10-6 T
C. 6 x 10-6 T
D. 8 x 10-6 T
E. 12 x 10-6 T
Diskussion
Det är känt :
Elektrisk ström (I) = 3 ampere
Avstånd mellan tråd 1 och 2 (r12) = 40 cm = 0,4 meter
Avstånd mellan tråd 1 och P (r1P) = 30 cm = 0,3 meter
Avstånd mellan tråd 2 och P (r2P) = 40 – 30 = 10 cm = 0,1 meter
µo = 4π x 10-7 Wb.A-1.m-1
Frågade Magnetisk induktion vid punkt P
Jawab :
Magnetisk induktion via tråd 1 (vänster tråd) :
Riktning för magnetisk induktion masuk pappersplan eller vinkelrätt inåt bort från läsarens ögon.
Magnetisk induktion via tråd 2 (höger tråd) :
Riktningen för magnetisk induktion är utåt från pappersplanet eller vinkelrätt utåt mot läsarens öga.
Magnetisk induktion vid punkt P:
BP = B2 - B1 = 6 x 10-6 - 2 x 10-6
BP = 4 x 10-6 Tesla
Riktningen för magnetisk induktion vid punkt P är densamma som riktningen för magnetisk induktion med tråd 2, nämligen ut ur pappersplanet eller vinkelrätt utåt mot läsarens öga.
Det rätta svaret är B.
14. En lång rak ledare leder en ström på 2 A som visas på bilden på sidan. Storleken och riktningen för den magnetiska induktionen vid punkten P är …. (μ o = 4π x 10 −7 Wb A −1 m −1 )
A. 8. 10-5 T, ange pappersfältet
B. 6. 10-5 T, ut ur pappersplanet
C. 4. 10-5 T, ange pappersfältet
D. 2. 10-5 T, ut ur pappersplanet
E. 1. 10-5 T, ange pappersfältet
Diskussion
Det är känt :
Elektrisk ström (I) = 2 ampere
Avståndet från tråden till punkt P (rP) = 4 cm = 0,04 m
μo = 4π x 10-7 Wb. A-1 m-1
Frågade Magnetinduktionens storlek och riktning vid punkt P
Jawab :
Riktningen för magnetisk induktion är i papprets plan eller vinkelrätt inåt bort från läsarens ögon.
Det rätta svaret är E.
15. En bit tråd som leder elektrisk ström är krökt som visas på bilden. Om krökningsradien är 50 cm, då är magnituden av den magnetiska induktionen i kurvans centrum… (µo = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1)
A. 1/3 π. 10-7 T
B. 1. 10-7 T
C. π. 10-7 T
D. 2. 10-7 T
E. 2π. 10-7 T
Diskussion
Det är känt :
Krökningsradie (r) = 50 cm = 0,5 meter
Strömstyrka (I) = 1,5 ampere
Vakuumpermeabilitet (µo) = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1
Frågade Magnetfältets styrka i mitten av kurvan orsakad av den elektriska strömmen som flyter i tråden
Jawab :
360o = 1 omkrets av en cirkel. Eftersom 120o / 360o = 1/3 sedan 120o = 1/3 av cirkelns omkrets.
Formeln för magnetfältets styrka i mitten av en spole med ett antal varv :
Beskrivning: B = magnetfältstyrka, N = antal varv, I = elektrisk strömstyrka, r = krökningsradie.
I problemet ovan finns det bara 1 spole så N tas helt enkelt bort från ekvationen. Trådspolen i problemet ovan är inte 1 cirkel utan 1/3 cirkel. Formeln ovan justeras igen för att passa detta problem så att den blir:
Magnetfältstyrka i mitten av kurvan :
Magnetfältets riktning är vinkelrät inåt, bort från ögat.
Det rätta svaret är E.
16. En rak tråd är krökt och bär en ström på 6 A som visas i figuren. Om krökningsradien R = 3π cm, då är magnituden av den magnetiska induktionen vid punkten P…
A. 0,5 x 10-5 T
B. 2,0 x 10-5 T
C. 4,0 x 10-5 T
D. 6,0 x 10-5 T
E. 8,0 x 10-5 T
Diskussion
Det är känt :
Krökningsradie (r) = 3π cm = (3π/100) meter
= 3π/102 meter = 3π.10-2 Mätaren
Strömstyrka (I) = 6 ampere
Vakuumpermeabilitet (µo) = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1
Frågade Magnetfältets styrka i mitten av kurvan orsakad av den elektriska strömmen som flyter i tråden
Jawab :
360o = 1 omkrets av en cirkel. Eftersom 45o / 360o = 1/8 sedan 45o = 1/8 av cirkelns omkrets.
Magnetfältstyrka i mitten av kurvan :
Magnetfältets riktning är vinkelrät inåt, bort från ögat.
Det rätta svaret är A.
17. Titta på bilden! En ledare leder en elektrisk ström på I = 9A, om krökningsradien R = 2π cm och µo = 4π.10-7 Wb.A-1.m-1, då är magnituden av den magnetiska induktionen vid punkten P…
A. 3. 10-5 T
B. 6. 10-5 T
C. 9. 10-5 T
D. 12. 10-5 T
E. 15. 10-5 T
Diskussion
Det är känt :
Krökningsradie (r) = 2π cm = (2π/100) meter
= 2π/102 meter = 2π.10-2 Mätaren
Strömstyrka (I) = 9 ampere
Vakuumpermeabilitet (µo) = 4π.10-7 Wb.A-1 m-1
Frågade Magnetfältets styrka i mitten av kurvan orsakad av den elektriska strömmen som flyter i tråden
Jawab :
360o - 120o = 240oEftersom 240o / 360o = 2/3 sedan 240o = 2/3 av cirkelns omkrets.
Magnetfältstyrka i mitten av kurvan :
Magnetfältets riktning är vinkelrät inåt, bort från ögat.
Det rätta svaret är B.
18.
Ledning P matas med en elektrisk ström på 6 A i uppåtgående riktning som visas i följande bild:
Om µo = 4π.10⁻⁶ wbA⁻¹ m⁻¹ och det finns en repellerande kraft per längdenhet mellan tråd P och Q på 1,2.10⁻¹ Nm⁻¹ , då är storleken och riktningen på den elektriska strömmen i tråd Q ...
A. 1 A och högre
B. 1 A och lägre
C. 10 A och högre
D. 10 A och lägre
E. 20 A och högre
Diskussion
Det är känt att:
IP = 6 ampere
uo = 4π x 10-7 wb A -1 m -1
F /l = 1,2 x 10⁻⁶ Nm⁻¹
L = 1 meter
Fråga: Storleken och riktningen på den elektriska strömmen i ledningen Q
Jawab:
Strömriktning i ledningen Q:
Det finns en repellerande kraft mellan tråd P och tråd Q så att den elektriska strömmens riktning i tråd P är motsatt strömmens riktning i tråd Q. I tråd P är den elektriska strömmens riktning uppåt så att i tråd Q är den elektriska strömmens riktning nedåt.
Storleken på den elektriska strömmen i ledningen Q:
Det rätta svaret är D.
19. Två parallella trådar L och M är separerade med 2 cm från varandra (se bilden). En ström på 4 A flyter genom tråd M och båda trådarna upplever en repellerande kraft per längdenhet på 6 x 10⁻⁶ Nm⁻¹ . Strömmens storlek och riktning i tråd L är…. ( µo = 4π.10⁻⁶ Wb⁻A⁻¹ m⁻¹ )
A. 1,2 A i samma riktning som strömmen i ledning M
B. 1,2 A i motsatt riktning mot strömmen i ledning M
C. 1,5 A i samma riktning som strömmen i ledning M
D. 1,5 A i motsatt riktning mot strömmen i ledning M
E. 2,4 A i samma riktning som strömmen i ledning M
Diskussion
Det är känt att:
IM = 4 ampere
uo = 4π x 10-7 wb A -1 m -1
F /l = 6 x 10⁻⁶ Nm⁻¹
L = 2 cm = 0,02 meter
Fråga: Storleken och riktningen på den elektriska strömmen i tråd L
Jawab:
Strömriktning i tråd L:
Det finns en repellerande kraft mellan tråd L och tråd M så att den elektriska strömmen i tråd L är i motsatt riktning jämfört med strömmen i tråd M. I tråd M är den elektriska strömmen riktad uppåt så att i tråd L är den elektriska strömmen riktad nedåt.
Storleken på den elektriska strömmen i tråd L:
Det rätta svaret är D.
20. Om q är en positiv elektrisk laddning, v är laddningens rörelse, B är magnetfältet och F är den magnetiska kraftens riktning, då är den korrekta bilden för en laddning som korsar ett magnetfält…
Diskussion
Betydelsen av symbolerna x och o i bilden
Titta på bilderna ovan. Symbolen x betyder att magnetfältet B är vinkelrätt inåt genom monitorplanet (bort från läsaren). Symbolen o betyder att magnetfältet B är vinkelrätt utåt (mot läsaren).
Rörelseriktningen för den elektriska laddningen (v), magnetfältets riktning (B) och magnetkraftens riktning (F) är vinkelräta mot varandra. Rörelseriktningen för den elektriska laddningen, magnetfältet och den magnetiska kraften bestäms exakt med hjälp av högerhandsregeln.
Högerhandsregeln
Sträck ut din högra hand, räta ut tummen och knyt dina andra fyra fingrar. Ordna dina fyra fingrar så att de pekar i magnetfältets riktning (B). dan Tummen anger laddningens riktning (v). Om laddningen är positiv pekar höger handflata mot den magnetiska kraften (F). Om laddningen är negativ pekar höger handflatas baksida mot den magnetiska kraften (F).
Tillämpa högerhandsregeln på bilderna ovan.
Det rätta svaret är A.
21. En negativ laddning (-q) rör sig i ett homogent magnetfält B som visas i figuren. Den korrekta bilden av den magnetiska kraften som laddningen upplever är…
Diskussion
Terapkan högerhandsregeln på bilderna ovan.
Det rätta svaret är E.
22. En positiv laddning rör sig vinkelrätt genom ett likformigt magnetfält. Den korrekta bilden av riktningen för den magnetiska kraften, hastigheten och magnetfältet är…
Diskussion
Terapkan högerhandsregeln på bilderna ovan.
Det rätta svaret är B.
Frågekälla:
Nationella fysikfrågor för gymnasiet/yrkesgymnasiet
