Η αρνητική φορά του άξονα z είναι προς τη σελίδα. Για να βρούμε το μέτρο του Β χρησιμοποιούμε την Εξ. (2.3). Στο σημείο Ρ 1 ισχύει

Σχετικά έγγραφα
ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΠΗΓΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

8η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1 Ασκήσεις 8 ου Κεφαλαίου

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΠΕΔΙΑ ΚΑΙ ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΔΥΝΑΜΕΙΣ

Μαγνητικό Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

8. ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ. Φυσική ΙΙ Δ. Κουζούδης. Πρόβλημα 8.6.

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ Ο ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ GAUSS

B 2Tk. Παράδειγμα 1.2.1

ΕΡΓΑΣΙΑ 6. Ημερομηνία Παράδοσης: 29/6/09

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΕΠΑΓΩΓΗ

πάχος 0 πλάτος 2a μήκος

Ηλεκτρομαγνητισμός. Μαγνητικό πεδίο. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Λύση: Η δύναμη σε ρευματοφόρο αγωγό δίνεται από την

ΦΥΕ 14 6η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι ϐαθµολογικά ισοδύναµες)

ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ. Παράδειγµα: Κίνηση φορτισµένου σωµατιδίου µέσα σε µαγνητικό πεδίο. z B. m υ MAΓΝΗTIKΟ ΠΕ ΙΟ

ΠΗΓΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ (ΚΕΦ 28)

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ. Επικαμπύλια και Επιφανειακά Ολοκληρώματα. Γ.1 Επικαμπύλιο Ολοκλήρωμα

d E dt Σχήμα 3.4. (α) Σχηματικό διάγραμμα απλού εναλλάκτη, όπου ένας αγώγιμος βρόχος περιστρέφεται μέσα

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 3: Επαγωγή. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Γ ΚΥΚΛΟΣ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΤΙΚΩΝ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΩΝ ΣΥΓΧΡΟΝΟ Προτεινόμενα Θέματα Β Λυκείου Μάρτιος Φυσική ΘΕΜΑ A

ΘΕΜΑ 1 2 Ι =Ι. ομοιόμορφα στη διατομή του αγωγού θα ισχύει: = 2. Επομένως Β = μbοb r / 2παP P, για r α. I π r r

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΒΑΣΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΜΑΖΑΣ ΘΕΣΗΣ ΚΕΝΤΡΟΥ ΜΑΖΑΣ ΡΟΠΗΣ ΑΔΡΑΝΕΙΑΣ ΣΩΜΑΤΩΝ

Φυσική για Μηχανικούς

Ασκήσεις 6 ου Κεφαλαίου

Αρχή λειτουργίας στοιχειώδους γεννήτριας εναλλασσόμενου ρεύματος

ΠΗΓΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

Άσκηση Η15. Μέτρηση της έντασης του μαγνητικού πεδίου της γής. Γήινο μαγνητικό πεδίο (Γεωμαγνητικό πεδίο)

Κεφάλαιο Η2. Ο νόµος του Gauss

Από το στοιχειώδες δίπολο στις κεραίες

Παρουσίαση Εννοιών στη Φυσική της Β Λυκείου. Κεφάλαιο Τρίτο Ενότητα: Ηλεκτρομαγνητισμός

Physics by Chris Simopoulos

Ηλεκτροµαγνητισµός 2

Μηχανικό Στερεό. Μια εργασία για την Επανάληψη

3 η Εργαστηριακή Άσκηση

Πέντε ερωτήσεις Ηλεκτρομαγνητισμού.

Πηγές μαγνητικού πεδίου Νόμος Ampere. Ιωάννης Γκιάλας 21 Μαίου 2014

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό πεδίο νόμος Gauss. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Φυσική για Μηχανικούς

Το Μαγνητικό πεδίο σαν διάνυσμα Μέτρηση οριζόντιας συνιστώσας του μαγνητικού πεδίου της γης

Μελέτη της επίδρασης ενός μαγνητικού πεδίου στην κίνηση των ηλεκτρονίων. Μέτρηση του μαγνητικού πεδίου της γης.

x y Ax By Εξίσωση Κύκλου Έστω Oxy ένα σύστημα συντεταγμένων στο επίπεδο και C ο κύκλος με κέντρο το σημείο Εφαπτομένη Κύκλου Η εφαπτομένη του κύκλου

Δύναμη Laplace με Μαγνητικό ζυγό

5o Φύλλο Ασκήσεων. Γενικής Παιδείας. ΑΣΚΗΣΗ 1η. ΑΣΚΗΣΗ 2η. Να βρείτε τα διαστήματα μονοτονίας και τα ακρότατα των συναρτήσεων :

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

Μαγνητικά Πεδία σε Σύγχρονες Μηχανές. 3.1 Μαγνητικά πεδία σε μηχανές με ομοιόμορφο διάκενο.

Παραδείγματα διπλών oλοκληρωμάτων Γ. Λυχναρόπουλος

Προτεινόμενο Διαγώνισμα Φυσικής B Λυκείου Γενικής Παιδείας

To θετικό πρόσημο σημαίνει ότι το πεδίο προσφέρει την ενέργεια για τη μετακίνηση αυτή.

ΘΕΜΑ 1. Ονοματεπώνυμο. Τμήμα

Ο νόμος των Biot - Savart

Φυσική IΙ. Ενότητα 9: Ο Νόμος του Ampere. Κουζούδης Δημήτρης Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό πεδίο νόμος Gauss. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

ΡΟΠΕΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ

ΘΕΜΑ 1ο Στις ερωτήσεις 1.1, 1.2 και 1.3 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και, δίπλα, το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΛΑΙΟΤΕΡΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Μαθηματικά Γενικής Παιδείας Κεφάλαιο 1ο Ανάλυση ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΝΑΛΥΣΗ

5 σειρά ασκήσεων. 1. Να υπολογισθεί το μαγνητικό πεδίο που δημιουργεί ευθύγραμμος αγωγός με άπειρο μήκος, που διαρρέεται από ρεύμα σταθερής έντασης.

Φυσική για Μηχανικούς

Νόμος Ampere- Διανυσματικό Δυναμικό

ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ GAUSS ΚΕΦ.. 23

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2ο Διαφορικός Λογισμός (Νο 8γ) ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ : Π. Δ. ΤΡΙΜΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ

Εφαρμογές Νόμος Gauss, Ηλεκτρικά πεδία. Ιωάννης Γκιάλας 7 Μαρτίου 2014

ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Γ

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ (ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Ι) η ΣΕΙΡΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Ν. Τράκας, Ι. Ράπτης 2/4/2018

4 η Εργαστηριακή Άσκηση

ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΑ ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΑΡΙΘΜΟΥ ΜΕ ΔΙΑΝΥΣΜΑ. ΘΕΜΑ 2ο

Τράπεζα συναρτήσει των διανυσμάτων α,β,γ. Μονάδες 13 β) να αποδείξετε ότι τα σημεία Α, Β, Γ είναι συνευθειακά. Μονάδες 12

Μαγνητικό Πεδίο. Ζαχαριάδου Αικατερίνη Γενικό Τμήμα Φυσικής, Χημείας & Τεχνολογίας Υλικών Τομέας Φυσικής ΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ

1.Η δύναμη μεταξύ δύο φορτίων έχει μέτρο 120 N. Αν η απόσταση των φορτίων διπλασιαστεί, το μέτρο της δύναμης θα γίνει:

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 4ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διπλά Ολοκληρώματα Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ. Β κύκλος

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

Ασκήσεις 2 ου Κεφαλαίου, Νόμος του Gauss

Κύκλος. Κώστας Γλυκός ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ. Κατεύθυνση Κεφάλαιο 3 48 ασκήσεις. Kglykos.gr. εκδόσεις. Καλό πήξιμο. Ι δ ι α ί τ ε ρ α μ α θ ή μ α τ α

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Β. Θέµα 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΖΥΓΟΣ ΡΕΥΜΑΤΟΣ Επαλήθευση βασικών σχέσεων του ηλεκτρομαγνητισμού

Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ 1999

ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ

ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ

Φυσική για Μηχανικούς

Πεδίο, ονομάζεται μια περιοχή του χώρου, όπου σε κάθε σημείο της ένα ορισμένο φυσικό μέγεθος

ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ 2ο Σετ Ασκήσεων (Λύσεις) Διανυσματικές Συναρτήσεις Επιμέλεια: Ι. Λυχναρόπουλος

Θέµατα Εξετάσεων 100. Μαγνητικό πεδίο

ΑΙΟΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ: ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΣΤΟΧΟΙ : Ο μαθητής να μπορεί να :

οφείλεται στον αγωγό Λ. ii) Υπολογίστε την ένταση του µαγνητικού πεδίου στο σηµείο Κ. iii) Βρείτε επίσης την ένταση του µαγνητικού πεδίου στο µέσο Μ τ

Κεφάλαιο Η8. Πηγές µαγνητικού πεδίου

Ηλεκτρική ροή. Εμβαδόν=Α

5η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1. Ασκήσεις 5 ου Κεφαλαίου

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ

14 Εφαρµογές των ολοκληρωµάτων

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΟΥ

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΟΥ

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Transcript:

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ Παράδειγμα.. Σταθερό ρεύμα 5 Α μέσω χάλκινου σύρματος ρέει προς δεξαμενή ανοδείωσης. Υπολογίστε το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το τμήμα του σύρματος μήκους, cm, σε ένα σημείο που απέχει από αυτό, m, αν το σημείο βρίσκεται α πάνω σε ευθεία κάθετη στο τμήμα, β πάνω σε ευθεία που σχηματίζει γωνία 3 ο με αυτό, όπως φαίνεται στο σχήμα Σχ... Λύση. α Από τον κανόνα του δεξιού χεριού βρίσκουμε ότι η κατεύθυνση του Β σε κάθε σημείο είναι κάθετη στο επίπεδο της σελίδας, προς τη σελίδα. Κάνοντας χρήση μοναδιαίων διανυσμάτων, έχουμε dl = dl (-i. Για το σημείο Ρ, rˆ j, οπότε στην Εξ. (.4 έχουμε dl rˆ dl( i j dl( k. Η αρνητική φορά του άξονα z είναι προς τη σελίδα. Για να βρούμε το μέτρο του Β χρησιμοποιούμε την Εξ. (.3. Στο σημείο Ρ ισχύει dl sin 4 r A m T m A 7 5, sin 9 7 / 8,7 T (, m β Στο σημείο Ρ, dl sin 4 r A m T m A 7 5, sin 3 8 / 4,3 T (, m Σχήμα.

Παράδειγμα.. Το πεδίο μέσα σε κυλινδρικό αγωγό μεγάλου μήκους. Για να υπολογίσουμε το μαγνητικό πεδίο στο εσωτερικό κυλινδρικού αγωγού ακτίνας σε απόσταση r από τον άξονά του όπως φαίνεται στο Σχ.., επιλέγουμε ως δρόμο ολοκλήρωσης οποιονδήποτε κύκλο ακτίνας r. Λόγω συμμετρίας το Β έχει το ίδιο μέτρο σε κάθε σημείο αυτού του κύκλου και εφάπτεται σε αυτόν. Άρα το επικαμπύλιο ολοκλήρωμα είναι ίσο με Β(πr. Για να υπολογίσουμε το ρεύμα Ι ολ που περικλείεται από το δρόμο, παρατηρούμε ότι η πυκνότητα ρεύματος J (ρεύμα ανά μονάδα επιφάνειας είναι Ι / π, επομένως Ι ολ = J (πr = r /. Τελικά από τον νόμο του Ampere έχουμε dl r r r (.4 Για r =, δηλαδή πάνω στην επιφάνεια του αγωγού η Εξ. (.7 και η Εξ. (.4 συμπίπτουν. Το Σχ..3 δείχνει τη γραφική παράσταση του Β σαν συνάρτηση του r, τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό του αγωγού. Σχήμα.. Το πεδίο μέσα σε κυλινδρικό αγωγό μεγάλου μήκους. Σχήμα.3. Το μέτρο του μαγνητικού πεδίου στο εσωτερικό και στο εξωτερικό ενός ευθύγραμμου κυλινδρικού αγωγού μεγάλου μήκους και ακτίνα που διαρρέεται από ρεύμα Ι.

Παράδειγμα.3. Το πεδίο σε ένα σωληνοειδές πηνίο. Ένα σωληνοειδές αποτελείται από μία συρμάτινη ελικοειδή περιέλιξη γύρω από κύλινδρο, συνήθως κυκλικής διατομής. Στο Σχ..4 φαίνεται ένα σωληνοειδές με μικρό αριθμό σπειρών Ν που διαρρέονται από ρεύμα Ι. Το ολικό πεδίο σε κάθε σημείο είναι το διανυσματικό άθροισμα των πεδίων που δημιουργούνται από τις επιμέρους σπείρες. Το Σχ..4 δείχνει τις μαγνητικές γραμμές στα επίπεδα και z. Σχήμα.4. Οι γραμμές του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από το ρεύμα σε ένα σωληνοειδές. Αν το μήκος του σωληνοειδούς είναι μεγάλο σε σύγκριση με τη διάμετρό του, το εσωτερικό πεδίο κοντά στο κέντρο είναι σχεδόν ομογενές σε όλη την έκταση της διατομής και παράλληλο στον άξονα, ενώ το εξωτερικό πεδίο είναι πολύ μικρό. Μπορούμε να χρησιμοποιήσου τον νόμο του Ampere για να βρούμε το πεδίο στο κέντρο και κοντά σε αυτό. Ως δρόμο ολοκλήρωσης επιλέγουμε το ορθογώνιο αbcd του Σχ..5. Η πλευρά αb μήκους L είναι παράλληλη προς τον άξονα του σωληνοειδούς. Οι πλευρές bc και dα θεωρούνται ότι είναι μεγάλου μήκους, οπότε η πλευρά cd βρίσκεται μακριά από το σωληνοειδές, και το πεδίο κατά μήκος αυτής είναι αμελητέο. Λόγω συμμετρίας, το πεδίο Β κατά μήκος της πλευράς αb είναι παράλληλο σε αυτή και σταθερό, δηλαδή για την πλευρά αb ισχύει Β // = Β και dl L Κατά μήκος των πλευρών bc και d ισχύει Β // = επειδή το πεδίο είναι κάθετο σε αυτές. Κατά μήκος της πλευρά cd Β // = επειδή Β =. Επομένως το ολοκλήρωμα dl κατά μήκος μιας πλήρους κλειστής διαδρομή είναι ίσο με L. Έστω ότι η περιέλιξη περιέχει Ν σπείρες ανά μονάδα μήκους. Ο συνολικός αριθμός 3

σπειρών σε μήκος L είναι τότε NL. Καθεμιά από αυτές περνά μέσα από το ορθογώνιο αbcd μία φορά και διαρρέεται από ρεύμα Ι, όπου Ι είναι το ρεύμα στις σπείρες. Άρα το ολικό ρεύμα που περικλείεται από το ορθογώνιο είναι ολ = ΝL. Από τον νόμο του Ampere έχουμε, L = μ ο NLΙ, Β = μ ο NΙ (για σωληνοειδές. Σχήμα.5. Εφαρμογή του νόμου του Ampere για τον καθορισμό του μαγνητικού πεδίου κοντά στο κέντρο σωληνοειδούς μεγάλου μήκους και πυκνής περιέλιξης. Δεδομένου ότι η πλευρά b δεν συμπίπτει αναγκαστικά με τον άξονα του σωληνοειδούς, ο παραπάνω υπολογισμός αποδεικνύει ότι το πεδίο στο κέντρο είναι ομογενές σε όλη την έκταση της διατομής. Για σημεία πάνω στον άξονα, το πεδίο παίρνει τη μεγαλύτερή του τιμή στο κέντρο του σωληνοειδούς και μειώνεται κοντά στα άκρα. Για σωληνοειδή μεγάλου μήκους σε σύγκριση με τη διάμετρό τους, το μέτρο του πεδίου στα άκρα είναι ακριβώς ίσο με το μισό εκείνου στο κέντρο. Για ένα σωληνοειδές μικρού μήκους και μεγάλης διατομής η πιο πάνω σχέση είναι περισσότερο πολύπλοκη. Το Σχήμα.6. Το μέτρο του μαγνητικού πεδίου πάνω σε σημεία του άξονα ενός σωληνοειδούς με μήκος 4α. Σχ..6 δείχνει τη γραφική παράσταση του Β συναρτήσει του πάνω στον άξονα ενός σωληνοειδούς μικρού μήκους. 4

Παράδειγμα.4. Το πεδίο σε ένα δακτυλιοειδές σωληνοειδές πηνίο. Το Σχ..7α δείχνει ένα δακτυλιοειδές σωληνοειδές όπου το σύρμα της περιέλιξης διαρρέεται από ρεύμα Ι. Οι μαύρες καμπύλες στο Σχ..7 β παριστάνουν τους δρόμους ολοκλήρωσης που θα χρειαστούμε στην εφαρμογή του νόμου του Ampere. Ας πάρουμε πρώτα τη διαδρομή. Έστω ότι το πηνίο δημιουργεί κάποιο πεδίο στην περιοχή αυτή. Λόγω συμμετρίας τότε, θα πρέπει να είναι εφαπτόμενο σε όλα τα σημεία του δρόμου, και το dl θα είναι ίσο με το γινόμενο του Β επί την περιφέρεια Ι = πτ της διαδρομής. Όμως, το ολικό ρεύμα που περικλείεται από τον δρόμο είναι μηδέν, κι επομένως σύμφωνα με τον νόμο του Ampere το πεδίο Β πρέπει να είναι μηδέν παντού στην περιοχή αυτή. Εντελώς ανάλογα, αν το πηνίο δημιουργεί κάποιο πεδίο στα σημεία του δρόμου 3, θα πρέπει να είναι επίσης εφαπτόμενο του δρόμου σε όλα του τα σημεία. Κάθε ρεύμα όμως διαπερνά την περικλειόμενη από το δρόμο επιφάνεια δύο φορές σε αντίθετες κατευθύνσεις. Άρα το ολικό ρεύμα, που περικλείεται από τον δρόμο 3 είναι μηδέν, και επομένως Β = σε όλα του τα σημεία. Συμπέρασμα : Το πεδίο του δακτυλιοειδούς σωληνοειδούς πεδίου περιορίζεται αποκλειστικά στον χώρο που περικλείουν οι σπείρες. Τέλος, θεωρούμε τον δρόμο, έναν κύκλο ακτίνας r. Η συμμετρία επιβάλλει και πάλι στο Β να είναι εφαπτόμενο σε όλα τα σημεία του δρόμου, και το dl δίνει πr. Η κάθε σπείρα της περιέλιξης διαπερνά µόνο µία φορά την επιφάνεια που περικλείει ο δρόμος. Το ολικό ρεύμα που περικλείεται από τον δρόμο είναι Ι ολ = ΝΙ, όπου Ν είναι ο ολικός αριθμός σπειρών της περιέλιξης. Ο νόμος του Ampere δίνει τότε, πr Β= μ ΝΙ ή N r (.5 Το μαγνητικό πεδίο δεν είναι ομογενές σε όλη την έκταση της διατομής του πυρήνα επειδή η εξωτερική του ακτίνα είναι μεγαλύτερη της εσωτερικής. Σχήμα.7. Δακτυλιοειδές σωληνοειδές πηνίο Πάντως, αν η διαφορά των δύο ακτίνων είναι μικρή σε σύγκριση µε την ακτίνα r, η μεταβολή του πεδίου πάνω στη 5

διατομή είναι ανεπαίσθητη. Στην περίπτωση αυτή, λαμβάνοντας υπόψη ότι πr είναι το μήκος περιφέρειας του δακτυλιοειδούς σωληνοειδούς και ότι n = Ν/πr είναι ο αριθμός σπειρών ανά μονάδα μήκους, το πεδίο µμπορεί να γραφτεί µε τη μορφή Β = µ ο nι, ακριβώς όπως και το πεδίο στο κέντρο ενός ευθύγραµµου σωληνοειδούς μεγάλου μήκους. Παράδειγμα.5. Το Σχ..8 δείχνει επίπεδη χάλκινη ταινία πλάτους α και αμελητέου πάχους, που διαρέεται από ρεύμα Ι. Βρείτε το μαγνητικό πεδίο σε απόσταση από το κέντρο της ταινίας και κάθετα σ αυτό. Λύση. Ας διαιρέσουμε την ταινία σε μικρά απειροστά νήματα πλάτους d που το καθένα θεωρείται σαν σύρμα με ρεύμα d το οποίο δίνεται από d = (d / α. Η τιμή του d για το πεδίο στο Ρ του Σχ..8, που δημιουργεί το στοιχείο από το νόμο του Ampere είναι: d d d r r όπου τελικά r Σχήμα.8. Επίπεδη ταινία με πλάτος α που διαρέεται από ρεύμα Ι. d d d r Οι συνιστώσες του πεδίου κατά τους άξονες και όπως φαίνονται στο σχήμα είναι d dsin και d dcos ενώ sin και cos Τελικά d d ( και d d ( 6

7 Ολοκληρώνοντας τις πιο πάνω σχέσεις έχουμε και Βλέπουμε ότι μόνο η οριζόντια συνισταμένη του d είναι ενεργός γιατί η κατακόρυφη εξουδετερώνεται από την αντίστοιχη συνιστώσα του συμμετρικού στοιχειώδους σύρματος. Επομένως Β = Β. Για μακρινά σημεία η α / είναι μικρή γωνία για την οποία - α α έτσι έχουμε : Το αποτέλεσμα αυτό το περιμένει κανείς γιατί σε μακρινά σημεία η ταινία δεν ξεχωρίζει από ένα απλό κυλινδρικό σύρμα. 4 ln 4 ln ln ( d d (