| GerritScruff |
Verfasst am: 04. Jan 2013 16:02 Titel: Magnetfeld einer Spule |
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Meine Frage: a) Zeigen Sie unter Verwendung des Biot-Savartschen Gesetzes, dass sich das magnetische Feld einer vom Strom I durchflossenen, geschlossenen Leiterschleife schreiben lässt als
+\frac{1}{4\pi}\nabla_r \Omega(r) \, )
wobei
=-\int_O \! df'\nabla_{r'} \frac{1}{|r-r'|} ) ist. Hinweis: Beweisen Sie zunächste die Vektoridentität:
=a(\nabla\cdot b)-b(\nabla \cdot a)+(b\cdot \nabla)a-(a\cdot \nabla)b) und nutzen Sie diese bei der Betrachtung der i-ten Komponente des magnetischen Feldes.
b) Bestimmen SIe mit dem in a) gewonnenn Ergebnis das magnetische Feld auf der Achse einer Zylinderspule ( Länge L, Radius R) mit N Windungen, welche von dem Strom I durchflossen wird. Nehmen Sie an, die Achse der Spule liege in z-Richtung, deren Mittelpunkt falle mit dem Ursprung zusammen un dder Strom fließe in -Richtung. Zeigen Sie dass das magnetische Feld im Ursprung durch
 gegeben ist. Hinweis: Zeigen Sie zunächst , dass der im Ursprung beobachtete und von einer kreisförmigen Leiterschleife ( Radius R) mit dem Mittelpunkt (0,0,z') umschlossene Raumwinkel durch
 = 2\pi( 1-\frac{z'}{\sqrt{R^2+z'^2}})) gegeben ist
Meine Ideen: zu a ) Die Vektoridentität habe ich bewiesen, sehe alerdings leider noch nicht wie mir diese hier weiterhilft. Das Biot-Savart-Gesetz ist ja gegeben durch
.. Ich weiß ausserdem dass,
ist. Hilft mir das ggf weiter ?
zu b) Da scheiter ich beriets daran den Hinweis zu beweisen. Ist es sinnvoll den Nabla -Operator bereits einmal auszuführen ? bzw, dann nur noch
auszurechnen? Ich weiß ausserdem dass df' = (0,0,dz') ist und r'= (0,0,z') und r=(x,y,z) .. sodass ich mit transformation auf Zylinderkoordinaten auf
ist wenn p =x^2+y^2... Ich befinde mit ja im Ursprung, also ist z = 0 .. Wie komme ich nun weiter ? |
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