Magnetisk felt – Fysikk 2

🎯 Læringsmål – Kapittel 7

Etter å ha arbeidet med dette kapitlet skal du kunne:

• beskrive magnetfelt og den magnetiske flukstettheten B
• regne ut magnetfeltet rundt en rett leder og inni en spole
• bruke kraftloven på en strømleder i et magnetfelt (F = BIL)
• bruke Lorentz-kraften og forklare sirkelbevegelsen til en ladd partikkel

1. Magnetfelt og flukstetthet

Et magnetfelt finnes rundt permanentmagneter og rundt ledere med strøm. Styrken beskrives med flukstettheten B, enhet tesla (T). Feltlinjene går utenfor en magnet fra nordpol til sørpol og danner alltid lukkede sløyfer. Jordas magnetfelt er ca. 5 × 10⁻⁵ T.

2. Magnetfelt rundt en rett strømleder

En rett leder med strøm I lager et sirkulært magnetfelt rundt seg:

B = µ₀ · I / (2π · r),   µ₀ = 4π × 10⁻⁷ T·m/A

Retningen finner du med høyrehåndsregelen: tommelen langs strømmen, fingrene krummer i feltets retning.

Strømmen kommer ut av planet (⊙). Magnetfeltet danner sirkler rundt lederen. Eksempel: I = 10 A, avstand r = 0,050 m:
B = (4π × 10⁻⁷ · 10) / (2π · 0,050) = 4,0 × 10⁻⁵ T.

3. Magnetfelt i en spole (solenoide)

Inni en lang spole med N viklinger over lengden L er feltet tilnærmet homogent, akkurat som hos en stavmagnet:

B = µ₀ · (N / L) · I = µ₀ · n · I

Inni spolen er feltet jevnt og rettet langs aksen, som hos en stavmagnet.

4. Kraft på en strømleder i et magnetfelt

En leder med strøm I og lengde L i et magnetfelt B kjenner kraften:

F = B · I · L · sin θ

der θ er vinkelen mellom strømmen og feltet. Kraften er størst når de står vinkelrett. Dette er prinsippet bak elektromotoren.

Strøm gjennom et magnetfelt gir en kraft vinkelrett på både strøm og felt. Eksempel: B = 0,50 T, I = 2,0 A, L = 0,30 m, θ = 90°:
F = 0,50 · 2,0 · 0,30 = 0,30 N.

5. Lorentz-kraften på en ladd partikkel

En ladning q som beveger seg med fart v gjennom et magnetfelt kjenner kraften:

F = q · v · B · sin θ

Kraften står vinkelrett på både fart og felt. Når partikkelen går vinkelrett inn i feltet, bøyes den i en sirkelbane med radius:

r = m · v / (q · B)

En ladd partikkel vinkelrett på feltet går i sirkel; kraften peker mot sentrum. Eksempel: Et elektron med v = 2,0 × 10⁷ m/s i feltet B = 0,010 T:
r = (9,11 × 10⁻³¹ · 2,0 × 10⁷) / (1,60 × 10⁻¹⁹ · 0,010) ≈ 0,011 m (≈ 1,1 cm).

6. Anvendelser

Sirkelbevegelsen i magnetfelt brukes i massespektrometre (skiller ioner etter masse), syklotroner (akselererer partikler), og kraften på strømledere driver elektromotorer og høyttalere.

7. Oppsummering – Formelkort

Størrelse	Formel	Enhet
Felt rundt leder	B = µ₀I/(2πr)	T
Felt i spole	B = µ₀(N/L)I	T
Kraft på leder	F = BIL·sinθ	N
Lorentz-kraften	F = qvB·sinθ	N
Sirkelradius	r = mv/(qB)	m

Konstant: µ₀ = 4π × 10⁻⁷ T·m/A

---

Fordypning: magnetisk felt, kraft og anvendelser Komplett eksamensdel for Kapittel 7 – dyp teori, figurer, gjennomgåtte regneeksempler, øvingsoppgaver og programmering. Bygd på kompetansemålene i Fysikk 2 (LK20). 📌 Kompetansemål (LK20, Fysikk 2)

• beskrive elektriske og magnetiske felt og gjøre rede for krefter på objekter med masse og ladning
• bruke bevegelsesligninger og Lorentzkraften til å beskrive og beregne bevegelse av ladde partikler i magnetfelt
• gjøre rede for anvendelser av magnetiske krefter (motor, massespektrometer, syklotron) og bruke numeriske metoder

A · Magnetisme – poler og felt

En magnet har alltid to poler, en nordpol (N) og en sydpol (S). Like poler frastøter hverandre, ulike tiltrekker – akkurat som med elektriske ladninger. Men det er én avgjørende forskjell: du kan aldri skille en nordpol fra en sydpol. Deler du en stavmagnet i to, får du to nye komplette magneter, hver med N og S. Det finnes ingen «magnetisk monopol» – en av de dypeste forskjellene mellom magnetisme og elektrisitet. …