Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

4 frågor/svar hittade

Elektricitet-Magnetism [15953]

Fråga:
Hej! Jag läser sista året på International Baccalaureate programmet i Karlstad, där jag bland annat läser fysik. Just nu designar fysikeleverna egna labbar, där läraren inte tillåts hjälpa till särskilt mycket. Jag valde att undersöka en hemmagjord elektromagnet. Min labb ämnade att undersöka vad som hände med magnetfältet när jag ökade strömmen i magneten. Jag antog att F(Force) skulle öka proportionellt med I(Current), alltså förväntade jag mej en graf med en rät linje. Vad jag istället fick var en exponentiell linje. Jag har frågat min lärare som i sin tur har frågat sina kollegor men ingen kan svara på varför min graf blir exponentiell istället för rät. F tycks alltså öka exponentiellt när jag ökar I. Min lärare tipsade mej om att fråga här, så kan någon förklara hur detta kommer sig vore jag mycket tacksam. Behövs mätdata och detaljerad information om hur labben är konstruerad bifogar jag naturligtvis detta.
/Hanna E, Tingvallagymnasiet, Karlstad

Svar:
Hanna! Om du bara haft en spole i luft så hade kraften varit proportionell mot strömmen I eftersom magnetfältet B hade varit proportionellt mot strömmen. I en elektromagnet har man emellertid även en järnkärna och det gör problemet mycket mer komplicerat, eftersom järnet är ferromagnetiskt, se fråga 12402 nedan.

Järnet har en egenskap som kallas permeabilitet m, som kan ses som en förstärkningsfaktor för magnetfältet. Magnetfältet i en spole ges av

B = mm0NI/L

där N är antal varv hos spolen, L är spolens längd och m0 = 4p10-7 Vs/Am är permeabiliteten för vakuum.

Figuren nedan visar hur magnetfältet (B på y-axeln) varierar med strömmen (I på x-axeln). Permeabiliteten hos järnet varierar alltså med magnetfältet: först ökar permeabiliteten mycket (området 1-2 i figuren nedan) för att vid höga magnetfält (området 3, vid 1-1.5 tesla) bli konstant.



/Peter E

Se även fråga 12402

Nyckelord: ferromagnetism [4];

*

Elektricitet-Magnetism [13877]

Fråga:
I en uppställning med två motriktade permanentmagneter, dvs nord mot nord, uppstår repellering. Placerar man dock en järnkärna mellan magneterna uppstår det attraktion mellan magneterna och järnkärnan. Vad händer? Blir järnkärna genom sina feromatiska egenskaper en magnet med mot satt egenskap till permanentmagnetena, dvs, syd-nord-nord-syd.

Detta fenomenet uppsår endast om man har hela järnkärnor; om man placerar ett flertal små brickor utslagna i valsad plåt, med samma bredd som en hel järnkärna, mellan magneterna uppstår det ingen attraktion. Varför?

Ett annat fenom jag undrat över är magnetfältet utformning. Om man placerar järn mellan två motriktade järnkärnor så leds magnetfältet radialt ut ur järnkärnan, dvs magnetfälet pressas ur järnet i en båge för att återvända in i sydpolen. Varför?
/Christian N, Katedralskolan, Lund

Svar:
I ferromagnetiska material finns magnetiska domäner (områden). Utan yttre magnetfärlt är dessa orienterade slumpmässigt, se vänstra delen av bilden nedan (från länk 1). Om man applicerar ett magnetfält kommer domänerna att orientera sig parallellt med detta, se andra bilden. (Eventuellt är det så att domäner med "rätt" riktning växer, se länk 1.)

Med två nordpoler mot varandra får man mycket riktigt repulsion. Om man sätter in en järnbit får man nedanstående situation:

| S    N |  | s n     n s |  | N    S |
  magnet          järn         magnet     

N och de inducerade s kommer att ge attraktion. n-n i mitten ger visserligen repulsion, men järnbiten hålls samman av de normala atomära krafterna. Vi får alltså nettoattraktion.

I det andra fallet nedan med två järnbitar får man exakt samma konfiguration av nordpoler och sydpoler, men de mittersta n-n hålls nu inte ihop. Du kommer nu att få en nettorepulsion mellan de två permanentmagneterna.

| S    N |  | s n | | n s |  | N    S |
  magnet      järn    järn     magnet   

Om jag förstår sista delen av frågan rätt så frågar du varför fältet i en järnbit mellan två nordpoler "flyr" ut ur järnet. Det är för att lika fält repellerar varandra, se två motriktade nordpoler i länk 2.



/Peter E

Nyckelord: magnetism [45]; ferromagnetism [4];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/solids/ferro.html
2 http://fragelada.fysik.org/index.asp?id=2421

*

Elektricitet-Magnetism [12402]

Fråga:
Jag vet att det finns tre ämnen (förutom de paramagnetiska som t ex Aluminium) nämligen Järn, Kobolt och Nickel. Dessa ämnen är de ämnen som lättast blir magnetiska. Min fråga lyder: Varför är det "nästan" bara dessa ämnen som kan bli magnetiska? Vad har det att göra med?
/Anton L, Västerskolan, Uddevalla

Svar:
Det man normalt kallar för magnetiskt är ferromagnetiska ämnen. Dessa uppvisar vid en temperatur som understiger den s.k. curietemperaturen starka magnetiska egenskaper. Av rena metaller är det endast järn, nickel och kobolt som är ferromagnetiska. Gadolinium är precis på gränsen att vara ferromagnetiskt vid rumstemperatur. En lista på ferromagnetiska material finns här: Ferromagnetism .

De magnetiska egenskaperna har att göra med elektronstukturen. De 6 (Fe), 7 (Co) eller 8 (Ni) 3d elektronerna växelverkar och kvantmekaniska utbyteskrafter skapar vad man kallar för domäner (områden med magnetiseringen i samma riktning). Detta kallas ferromagnetism.

Ett yttre magnetfält, t.ex. från en spole med en ström, förstärks av ett ferromagnetiskt material eftersom de urspungligen slumpmässigt orienterade domänerna ställer in sig i magnetfältets riktning, se nedanstående bild. Ju fler och större domäner som riktar in sig efter spolens magnetfält, desto starkare blir det resulterande magnetfältet.

Man kan tycka det är konstigt att neodym (se Neodynium ) inte finns på listan av ferromagnetiska ämnen - neodym-magneter är ju de starkaste permanentmagneterna. Anledningen är att magneterna inte är rent neodym utan föreningen Nd2Fe14B, som faktiskt innehåller mest järn.

Se vidare den utmärkta HowStuffWorks-artikeln (på engelska) under länk 1 och 'magnetism hos olika ämnen' i Nationalencyklopedin .



/Peter E

Se även fråga 1506

Nyckelord: magnetism [45]; ferromagnetism [4];

1 http://science.howstuffworks.com/magnet.htm

*

Elektricitet-Magnetism [8876]

Fråga:
En järntråd är spänd och dras mot en magnet. Tråden är kopplad till en kub. Man ska vrida på ström tills tråden glöder. Då släpper magneten och trådens magnetism försvinner. Hur?
/Eva G

Svar:
Starkt magnetiska material kallas ferromagnetiska. För varje material finns en viss temperatur ovanför materialet inte längre är ferromagnetiskt. Det kallas curiepunkten. För rent järn är det 770oC. Så vad som händer är att trådens temperatur överstiger curietemperaturen.
/KS/lpe

Se även fråga 2421

Nyckelord: magnetism [45]; ferromagnetism [4];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.