ATLAS 3D-schets Één van de acht stroomlussen waar het in deze opgave om gaat z r 3D-aanzicht 5 m I= A (a) zij-aanzicht (b) voor-aanzicht (z=0) 5m 10m I papier in I papier uit 25 m 5 m ee MAGNETOSTATICA HUISWERK OPGAVE Inleveren uiterlijk 13 juni Het ATLAS experiment maakt gebruik van magneetvelden om de impuls van geladen deeltjes te kunnen bepalen. De figuur hieronder geeft schematisch de acht elektrische stroomkringen aan die tezamen het magneetveld in een bepaald deel van de ATLAS detector bepalen. In elk van de acht stroomlussen loopt een stroom van I= A. De dimensies zijn zoals aangegeven in de figuur. Voor de berekeningen kunnen alle rand effecten verwaarloosd worden.
3a Schets het B-veld behorend bij deze stroom configuratie in figuur (b). Gebruik het grafish antwoordenblad. 3b Voor de berekening van het B-veld gebruik je de wet van Ampère, waarbij je aanneemt dat het B-veld cilinder-symmetrisch is (d.w.z. In r z coördinaten hangt B alleen af van r; zie figuur). Pas deze toe op de drie lussen gegeven in de figuur (b) om te laten zien dat voor de grootte en r-afhankelijkheid van het B-veld geldt (alles in vacuüm): 3c Bereken de totale energie opgeslagen in het B-veld (zie figuur (a) voor de afmetingen van de magneet). 3e Een elektron (e ) vliegt vanuit het midden van de detector loodrecht omhoog. Geef in figuur (a) en (b) aan hoe de elektron baan er uit zal zien. Gebruik het grafisch antwoordenblad. 3d Onderzoek deze bewering door de totale kracht op één stroomlus te bepalen. Bereken daarvoor eerst afzonderlijk de krachten op iedere zijde p, q, r en s (zie schets hierboven). Hoeft de ontwerp afdeling zich alleen zorgen te maken over de totale kracht? De ontwerp afdeling van ATLAS vraagt zich af hoe sterk de ophanging van de stroomlussen moet zijn. Een beginnend ingenieur beweert dat de krachten elkaar wel zullen opheffen en alleen met de zwaartekracht rekening gehouden hoeft te worden. I= A r s p q
b) voor-aanzicht (z=0) Grafisch antwoordenblad Naam: Col. Krt. Nr.: ee I= A a) zij-aanzicht Opgave 3a en 3e: