Bewegung eines Magneten in einem Solenoid

Ich habe ein Hausaufgabenproblem, bei dem ein Stabmagnet auf halber Strecke in einem horizontalen Solenoid platziert ist. Ein Ausschnitt zeigt, dass der Nordpol des Magneten auf die linke Seite der Seite zeigt und der Südpol außerhalb des Solenoids liegt. Die Spulen des Solenoids zeigen oben in die Seite und kommen unten aus der Seite heraus. Das Problem fragt, wie sich der Magnet bewegt, wenn der Strom eingeschaltet wird und Strom durch das Solenoid fließt.

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Unter Verwendung der rechten Handregel mit meinem Daumen, der entlang des Drahtes zeigt, habe ich festgestellt, dass das Feld aufgrund des Solenoids nach links zeigt (der rote Pfeil), sodass der Magnet in diese Richtung gezogen wird. Ich bin mir nicht sicher, ob der Magnet das Ende des Solenoids herausschießt oder ob er in der Mitte sitzt. Ich verstehe, dass das Magnetfeld außerhalb des Solenoids abfällt, sodass es keine Kraft geben würde, die es bewegt, aber ich neige dazu zu glauben, dass der Impuls des Magneten es in Bewegung halten könnte und es das Solenoid verlassen wird. Ein Laborpartner sagte mir, ich könnte mir die Enden des Solenoids als Magnetpole vorstellen, sodass der Magnet in der Mitte ein Gleichgewicht erreichen würde. Kann mir jemand sagen, was mit dem Magneten passiert und warum?

Trägheit wird es am Laufen halten.

Antworten (1)

Der Magnet wird höchstwahrscheinlich herausfliegen. Ohne einige ausgefeiltere Informationen ist es unmöglich, die Berechnungen durchzuführen, um dies zu bestätigen, aber meine Logik hier ist wie folgt:

Der Nordpol des Solenoids befindet sich in Pfeilrichtung, daher möchte sich der Magnet nach rechts bewegen. Dies ist meistensweil der Nordpol im Inneren des Magneten sich dem Südpol des Dipols annähern will. An diesem Punkt sind wir beide auf derselben Seite, die einzige Frage ist Gleichgewicht oder kein Gleichgewicht? Meine Intuition ist, dass es herausfliegen wird, weil das Feld im Inneren eines Solenoids im Vergleich zum Äußeren sehr stark ist, sogar mehrere hundert Mal. Als solches gibt es einen sehr großen Anfangsimpuls, um den Nordpol des Magneten zum Südpol des Solenoids zu bewegen; Sobald der Nordpol jedoch passiert ist, müsste das Magnetfeld die gleiche Arbeit am Magneten verrichten, um ihn wieder zur Ruhe zu bringen. Da das Feld außen so viel schwächer ist, scheint diese Chance, dass das Feld so viel Arbeit leistet, bevor der Magnet zu weit entfernt ist, sehr gering zu sein ...