Im mittleren Teil des langen Magneten befindet sich ein Segment

Im mittleren Teil der langen Magnetspule befindet sich ein 2 cm langes Leiterstück, durch das ein Strom von 4 A fließt. Der Leiter liegt senkrecht zur Achse der Magnetspule. Auf diesen Leiterabschnitt wirkt eine Kraft von 10^-5 N. Es ist notwendig, die Stromstärke in der Magnetspulenwicklung zu ermitteln, vorausgesetzt, dass auf jeden Zentimeter Magnetspulenlänge 10 Windungen kommen und kein Kern vorhanden ist.

Um das Problem zu lösen, verwenden wir das Biot-Savart-Laplace-Gesetz, das das Magnetfeld beschreibt, das durch einen Strom in einem Leiter erzeugt wird. Nach diesem Gesetz ist das auf einem Leiterstück erzeugte Magnetfeld proportional zur Stromstärke im Leiter, zur Länge des Leiters und zur Anzahl der Windungen pro Längeneinheit des Elektromagneten. Somit kann die folgende Gleichung geschrieben werden:

B = (mu * N * I) / L,

Dabei ist B die magnetische Induktion, mu die magnetische Konstante, N die Anzahl der Windungen pro Längeneinheit, L die Länge des Leiters und I die Stromstärke im Leiter.

Es ist bekannt, dass auf ein Leiterstück eine Kraft wirkt, die durch die Wechselwirkung eines Magnetfeldes mit der Stromstärke entsteht. Diese Kraft ist gleich:

F = B * I * L.

Indem wir den Wert des Stroms und die Länge des Leiters ersetzen, können wir die magnetische Induktion ausdrücken:

B = F / (I * L) = 10^-5 N / (4 A * 0,02 m) = 1,25 Tl.

Somit beträgt die magnetische Induktion an einem Leiterstück 1,25 Tesla. Es ist bekannt, dass es für jeden Zentimeter Magnetlänge 10 Windungen gibt und es keinen Kern gibt. Daher ist die Anzahl der Windungen in der Spulenwicklung gleich:

N = (Magnetlänge) * (Anzahl der Windungen pro Längeneinheit) = 100 cm * 10 = 1000.

Schließlich wird der Strom in der Magnetwicklung nach folgender Formel berechnet:

I' = B * L * N / mu = (1,25 T) * (100 cm) * (1000) / (4 * pi * 10^-7 T * m / A) = 9,92 A.

Somit beträgt der Strom in der Magnetwicklung 9,92 A.

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Bei diesem Produkt handelt es sich um eine physikalische Aufgabe, die die Berechnung der Stromstärke in der Magnetwicklung beschreibt.

Die Bedingung besagt, dass sich im mittleren Teil der langen Magnetspule ein 2 cm langes Leiterstück mit einem Strom von 4 A senkrecht zur Achse der Magnetspule befindet, auf das eine Kraft von 10^-5 einwirkt N. Es ist auch bekannt, dass auf 1 cm Spulenlänge 10 Windungen kommen und der Kern fehlt.

Um das Problem zu lösen, muss das Biot-Savart-Laplace-Gesetz verwendet werden, das es ermöglicht, das Magnetfeld an jedem Punkt im Raum um den Strom herum zu berechnen. Formel zur Berechnung des Magnetfelds auf der Magnetachse: B = μ₀ * N * I / L, wobei B die magnetische Induktion, μ₀ die magnetische Konstante, N die Anzahl der Windungen pro 1 Meter Magnetlänge und I die ist Stromstärke in der Magnetwicklung, L - Magnetlänge.

Um die magnetische Induktion auf der Magnetspulenachse zu ermitteln, muss die Anzahl der Windungen pro 1 cm Magnetspulenlänge bekannt sein: N = 10. Dann ist die magnetische Induktion auf der Magnetspulenachse gleich: B = μ₀ * 10 * I / 1.

Die auf ein Leiterstück wirkende Kraft ist gleich dem Produkt aus Strom und Länge des Leiters durch die magnetische Induktion auf der Achse des Elektromagneten: F = I * l * B. Wenn wir die bekannten Werte ersetzen, erhalten wir: F = 4 * 0,02 * μ₀ * 10 * I.

Da F = 10^-5 N, können wir I ausdrücken: I = F / (4 * 0,02 * μ₀ * 10). Durch Einsetzen der Zahlenwerte erhalten wir: I ≈ 1,26 A.

Antwort: Der Strom in der Magnetwicklung beträgt unter bestimmten Bedingungen etwa 1,26 A.

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