Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.
Nástěnka
❗22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
❗04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
❗23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.
Nejste přihlášen(a). Přihlásit
Dobrý deň,
Prichádzam s prosbou o pomoc, pre mna pri dosť zložitom príklade.
Veľmi dlhý priamy vodič, ktorým tečie prúd I = 10 A, vytvára v určitom mieste kruhový závit polomeru R = 4,28 cm ležiaci v rovine preloženej prúdovodičom. Vypočítajte veľkosť a smer magnetickej indukcie v strede uvedeného závitu (μ0 = 4π.10-7 A-2 kgms-2). Nakreslite obrázok so smermi vektorov indukcie.
Do tohto obrázka by som to mal zakresliť
Riešenie bude pravdepodobne cez BSL zákon [mathjax]d\overrightarrow{B}=\frac{\mu _{0}\cdot I}{4\pi }\cdot \frac{d\overrightarrow{l}\cdot \overrightarrow{R}}{R^{3}}[/mathjax]
A aj cez ampérov zákon sily? [mathjax]dB=\frac{\mu _{0}}{4\pi }\cdot \frac{I\cdot dl\cdot sin\alpha }{r^{2}}[/mathjax]
Offline

V tomto prípade sa dá príklad rozdeliť na dve čiastkové úlohy:
1. Výpočet príspevku k magn. indukcii v bode S od kruhového závitu.
2. Výpočet príspevku k magn. indukcii v bode S od priameho vodiča.
Obe úlohy sa riešia využitím BSL zákona, pretože z neho priamo plynie veľkosť magnetickej indukcie v bode. V oboch prípadoch budeš integrovať, ale myslím, že každá z týchto čiastkových úloh je všade možne na webe dobre opísaná (stačí pár minút googlenia). Ka by si si napriek tomu nevedel rady, tak napíš.
Offline
Pre výpočet príspevku k magn. indukcii v bode S od kruhového závitu takto ? [mathjax]dB=\frac{\mu _{0}\cdot I\cdot dl}{4\pi R^{2}}[/mathjax]
čiže [mathjax]B=\frac{\mu _{0}I}{4\pi R^{2}}\cdot \int_{0}^{2\pi R}dl=\frac{\mu _{0}I}{2R}[/mathjax]
a od priameho vodiča [mathjax]B=\frac{\mu _{0}I}{2\pi R}[/mathjax]
Offline

Môžeš využiť Ampérovo pravidlo pravej ruky.
Čo sa týka značenia do obrázku, učili ste sa zakresľovať vektory smerujúce kolmo dnu alebo von z nákresne?
Offline
Tu část B kterou vytváří přímý vodič je lepší počítat dle Ampérova zákona ... tím se vyhneme né úplně jednoduchému integrálu.
Protože u přímého vodiče můžeme s jistotou říct, že vektor B je konstantní podél kružnice obepínající vodič - musí to tak být, symetrická úloha musí mít symetrické řešení ...
Takže dle Ampérova zákona
, ale když budeme integrovat po kružnici obepínající vodič (myslím že je jasné, o jakou kružnici musí jít) tak je B po celém jejím obvodu konstantní a tečné, takže vztah se zredukuje na
, kde L je délka té kružnice. Z toho už snadno B vypočteme.
Offline
Naproti tomu tu část B jež je vytvářena prstencem takto počítat nemůžeme. Nevíme, jak pole kolem prstence vypadá, nemusí nutně vykazovat vhodnou symetrii. Nicméně je tam zase symetrie vůči tomu středu ... pokud dokážeme vypočítat element B způsobený elementem kružnice dr, potom budou zase všechny tyhle elementy stejné, tak zase z toho integrálu
vyjde K krát L.
To ale máš nejspíš správně.
Pak je taky otázka, jestli se ty dva příspěvky budou sčítat nebo odčítat. To je taky celkem zřejmé ... v místě kde se kružnice dotýká přímého vodiče jimi teče proud stejným směrem, takže příspěvky od těchto částí se sčítat musí. A už jsme ukázali, že u kruhového závitu jsou všechny příspěvky stejné, takže se musejí přičítat všechny.
Offline
↑ MichalAld: Vdaka tiež ale nerozumiem trošku tým konštantám dlžka kružnice L je 2[mathjax]\pi [/mathjax]R
a K neviem.
↑ Ferdish: Nerozumiem tomu s tým pravidlom pravej ruky, do pravej ruky si mám chytit samostatne vodč a samostatne závit ? alebo tú časť kde sa prekládaju? alebo v strede kde som ju počital?
A k tým vektorom, potrebujem tam zakresliť dlžkový element dl pravdepodobne ale tiež neviem aké dalšie potom už.
Offline

↑ Luky223:
V tomto prípade to máš jedno, lebo ako povedal kolega ↑ MichalAld:
MichalAld napsal(a):
Pak je taky otázka, jestli se ty dva příspěvky budou sčítat nebo odčítat. To je taky celkem zřejmé ... v místě kde se kružnice dotýká přímého vodiče jimi teče proud stejným směrem, takže příspěvky od těchto částí se sčítat musí.
K tomu značeniu vektorov:
1. Orientovaný dĺžkový element
má smer totožný so smerom el. prúdu.
2. Vektory orientované kolmo na nákresňu sa označujú značkou
ak smerujú pred nákresňu a značkou
ak smerujú za nákresňu.
Offline

Áno, príspevky k magnetickej indukcii od elementov priameho vodiča i kruhového závitu budú smerovať za nákresňu, teda kolmo dovnútra roviny v ktorej máme nakreslený náš obrázok. Zrejme sa to na SŠ už neučí, ináč by si sa s tým určite stretol...
Čo sa týka
, tak mi to príde trochu zbytočné, keďže máš podľa zadania zaznačiť len vektor/y indukcie...ale keď už, tak orientovaný dĺžkový element nejakej krivky sa v obrázku značí tak, že si zoberieš maličký dĺžkový úsek tejto krivky a priradíš mu maličký vektor v smere príslušnom podľa zadania (tu v smere elektrického prúdu).
Offline
Nejsem si úplně jistý, ale myslím, že ve skutečnosti je úplně jedno, jestli se element
zvolí ve směru proudu nebo proti němu.
Výsledek smyčkového integrálu obecně závisí na tom, v jakém směru provádíme integraci (když otočíme směr, bude mít výsledek opačné znaménko). Tady nám ale druhou změnu znaménka zařídí ten proud, který při otočení směru
poteče "obráceně".
Na příklad to sice nemá vliv, ale vždycky ještě rád připomenu, že směr vektoru magnetického pole B je určený dohodou, a nelze nijak experimentálně zjistit, jestli náhodou nemíří na opačnou stranu. Všude používáme "pravidlo pravé ruky" ale vůbec nic by se nestalo, kdybychom všude důsledně použili i "pravidlo levé ruky". Žádný ověřitelný výsledek by se nezměnil.
Offline
Luky223 napsal(a):
↑ MichalAld: Vdaka tiež ale nerozumiem trošku tým konštantám dlžka kružnice L je 2[mathjax]\pi [/mathjax]R
a K neviem.
Áno, délka kružnice bývá
, a to K může být obecně cokoliv, jakákoliv konstanta - tedy cokoliv, co je konstantní podél té křivky, podle které integrujeme. V našem případě samozřejmě všechno, co obsahuje ten Biot-Sawartův zákon.
Jen pozor, že to r ve vzorcích nemusí být nutně vždycky to stejné r (i když v tomhle případě asi shodou okolností bude). Vždycky musíš vědět, o jakou kružnici se jedná.
Offline

↑ MichalAld:
Áno, ale keďže takýchto dohôd je vo fyzike viac a sú navzájom previazané vzťahmi a zákonmi (v elmagu napr. záporné znamienko elementárneho náboja elektrónu, smer el. prúdu ako toku elektrónov je definovaný opačne než je reálny smer ich prúdenia, smer vektoru intenzity el. poľa je totožný so smerom el. sily pôsobiacej na kladný el. náboj atď.) tak je rozumné, aby nedochádzalo k omylom a mylným záverom, aby všetci používali rovnaké dohody.
Offline
↑ Ferdish:
Že dohodnuté věci je třeba dodržovat, to je asi jasné.
Na druhou stranu - to že nelze určit směr B (i když si dohodneme vše ostatní co se nábojů a jejich pohybu týče) - to v důsledku skrývá docela důležitý přírodní zákon ... invarianci vůči ozrcadlení ... a s tím souvisí (jako s každou symetrií) i jistá veličina, jež se zachovává - a jmenuje se parita. V klasické fyzice je však téměř neznámá, a svůj význam získala až v kvantové mechanice.
Offline

↑ MichalAld:
S tým sa nedá nesúhlasiť, ale to už trochu ideme mimo tému a rozsah tohto topicu.
Offline