Feladat: 3709. fizika feladat Korcsoport: - Nehézségi fok: átlagos
Megoldó(k):  Buday Péter 
Füzet: 2005/január, 57. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Elektrosztatikus alapjelenségek, Örvényáram, Síkinga, Feladat
Hivatkozás(ok):Feladatok: 2004/április: 3709. fizika feladat

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Megoldás. Mágneses térben mozgó töltött részecskékre erő hat (Lorentz-erő). Tételezzük fel, hogy az inga kelet-nyugat irányban, vagyis a mágneses indukció vízszintes komponensére merőlegesen leng! Ilyenkor a fémszálban levő elektronok a Lorentz-erő hatására (az inga lengésirányától függően felfelé vagy lefelé) elmozdulnak. A töltésátrendeződés (elektromos megosztás) természetesen csak nagyon kis mértékű, hiszen a megosztás hatására kialakuló elektromos tér megakadályozza a töltések további áramlását.
A töltések mozgása áramot jelent, és a majdnem függőleges áramjárta vezetőre az észak-dél irányú mágneses mező kelet-nyugat irányú erőt fejt ki. Az erő előjele ‐ a Lenz-törvény szerint ‐ mindig a mozgás irányával ellentétes, tehát ‐ elvben ‐ fékezi az inga lengéseit. A gyakorlatban ez a fékező hatás ‐ az áram gyenge volta miatt ‐ igen csekély, feltehetően kimutathatatlanul kicsi.

 
Megjegyzések. 1. Ha az inga nem kelet-nyugat irányban leng, akkor a mágneses mezőnek csak a lengési síkra merőleges összetevőjét kell számításba vennünk a fékező hatásnál.
2. A Földnek nem csak mágneses, hanem függőleges irányú elektromos tere is van; ennek forrásai a zivatarok villámai által a földre juttatott töltések. Ez az elektromos tér még a mozdulatlan fémszálban is töltésátrendeződést hoz létre, és ha az ingát lengésbe hozzuk, a mozgó töltésekre a földi mágneses tér erőhatást fejt ki.
3. A Föld mágneses terének általában van függőleges összetevője is. Ha a fémszál alsó végén levő test (az elektromos mező hatására) feltöltődik, és az ingát lengésbe hozzuk, a függőleges B komponensből származó Lorentz-erő az inga lengési síkját lassan elforgatja. Erről a hatásról szólt az 1993. évi Eötvös-verseny 3. feladata (lásd KöMaL, 1994. évi 4. szám, 228. o.).