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Aufgabenstellung:

Eine stromführende A), zylindrische Spule mit Durchmesser und 400 Windungen wird in ein homogenes magnetisches Feld mit magnetischer Flussdichte T gesetzt, so dass die Feldrichtung des homogenen Feldes parallel zur Zylinderachse liegt und das Magnetfeld , welches durch den Strom erzeugt wird, im Innern der Spule dem Magnetfeld entgegengesetzt gerichtet ist.

a) Skizzieren Sie die Situation.
b) Bestimmen Sie formal und numerisch die Kraft, die die Spule durch das homogene Magnetfeld erfährt. Wie wirkt diese Kraft?
c) Skizzieren Sie die Feldlinien des Magnetfeldes
d) Wie gross ist das Magnetfeld im Innern der Spule, wenn die Spule eine Länge von aufweist?
e) Der Strom kann so gewählt werden, dass das resultierende Magnetfeld (vektorielle Summe aus und ) im Innern der Spule null ist. Welcher Strom müsste dazu gewählt werden, wenn die Spule lang ist?

Lösungsweg:

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a) Skizze

Abbildung

b) Kraft

Die Kraft versucht, den Spulendurchmesser zu verkleinern.

c) Skizze

Abbildung

d) Magnetfeld

e) Strom

Lösung:

a) Siehe Lösungsweg

b)

c) Siehe Lösungsweg

d)

e)