Egy néhány menetes tekercset a két vezetékén felfüggesztünk és egy patkómágnes homogénnek tekinthető mágneses mezőjébe lógatunk. Milyen mozgásba kezd az áramjárta keret az áram bekapcsolásakor?
A) A keret nem mozdul el, nyugalomban marad.
B) Kilendül jobbra vagy balra az áramiránytól függően.
C) Kilendül előre vagy hátra az áramiránytól függően.
D) Elfordul valamilyen irányban az áramiránytól függően.
A) A keret nem mozdul el, nyugalomban marad.
B) Kilendül jobbra vagy balra az áramiránytól függően.
C) Kilendül előre vagy hátra az áramiránytól függően.
D) Elfordul valamilyen irányban az áramiránytól függően.
A mágnesek északi pólusán mindig kifelé indulnak a mágneses erővonalak, a déli póluson pedig mindig befelé haladnak. Ez alapján a patkómágnes "pofái" között a mágneses indukció iránya balra van:
Milyen irányú erő ha az egyes áramjárta drótszakaszokra? Nézzük egyesével!
A jobb oldali függőleges drótszakaszokra, melyekben felfelé folyik az áram, előrefelé mutató Lorentz-erő hat:
A vele szemben lévő függőleges drótokra, ahol lefelé folyik az áram, hátrafelé ható Lorentz-erő ébred:
Ez a két erő a tekercsre forgatónyomatékot fejt ki a függőleges szimmetriatengelye körül:
ezért a tekercs az áram bekapcsolásakor ezen tengely körül forgásba jön.
A felső és alső szakaszokra nem hat Lorentz-erő, mert ott az áram (a töltések \(\vec{v}\) sebességének iránya) párhuzamos a \(\vec{B}\) mágneses indukcióvektorral, márpedig a Lorentz-erő csak akkor ébred, ha a töltés sebességének és az indukciónak van egymásra merőleges összetevője:
\[F_L=q\cdot v\cdot B_{\bot}=q\cdot v_{\bot}\cdot B\]