מחוון פתרון לתרגילי חזרה באלקטרומגנטיות קיץ תשס"ז. V=ε R

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "מחוון פתרון לתרגילי חזרה באלקטרומגנטיות קיץ תשס"ז. V=ε R"

Ἄδαμος Κούνδουρος
6 χρόνια πριν
Προβολές:

1 מחוון פתרון לתרגילי חזרה באלקטרומגנטיות קיץ תשס"ז v שאלה א. המטען חיובי, כוון השדה בין הלוחות הוא כלפי מעלה ולכן המטען נעצר. עד כניסת החלקיק לבין לוחות הקבל הוא נע בנפילה חופשית. בין הלוחות החלקיק נע בתאוצה שלילית קבועה, עד שנעצר. ג. המהירות המירבית היא ברגע כניסת החלקיק לקבל - gh v qe q ד. בין לוחות הקבל: d t ה. גרף איכותי: gh ו. q (v) שאלה א. מתח הדקים מבטא את האנרגיה שמעבירה כל יחידת מטען למעגל. (להבדיל מכא"מ שמבטא את האנרגיה שהסוללה משקיעה ביחידת מטען) r y -.44x ε (v) ε 9v r 4.4Ω הגרף: ד. לפי חיתוך עם ציר Y ה. לפי השיפוע שאלה 3 א. חיבור נגד במקביל גורם לירידת ההתנגדות הכללית, ולכן הזרם גדל. I ε 4 ε I I I 3 3 ד. מאחר והזרם גדל, מתח ההדקים יורד. ε I ε ε I ε 3

2 B Q +q L-x x Q x L 3 4 K Q K Q x (L x) שאלה א. K q 7 L K Q K Q K q E 67.5 ( L) ( L) L וכוונו שמאלה, הפוטנציאל: 3 3 בנקודה B השדה החרוז ינוע שמאלה, מהירותו תהיה מירבית בנקודה כי שם השדה הוא אפס, ושמאלה ממנה כוון השדה מתהפך והחרוז ינוע בתאוצה שלילית. החלקיק ייעצר במרחק y מהקצה הימני שבו הפוטנציאל החשמלי משתווה לזה שבנקודה B. 8 y B) הפתרון השני של המשוואה (חוץ מנקודה K q K 8q k q 9 L + L y y L שאלה 5 א. שדה חשמלי הוא הכוח הפועל על מטען יחידה חיובי הנמצא בנקודה. השדה החשמלי בנקודה O נובע k Q מהמטען הנמצא בנקודה D בלבד E. כוונו מנקודה O לנקודה H. W Q 7 והעבודה 7 הפוטנציאל בנקודה O (סקלר!!!) הוא KQq השדה בנקודה O יהיה אפס (כל זוג וקטורים מתאפס) והפוטנציאל לא מתאפס (סקלר) 8 W ד. הפוטנציאל במרכז המתומן יהיה עכשיו אפס (והשדה לא!!) T g qe שאלה 6 א. המטען שלילי כי הוא נמשך לעבר הלוח החיובי (ונדחה מהשלילי). על הכדור פועלים 3 כוחות: משקל, חשמלי ומתיחות. g tn α 9 4 N E q.75 c c E d ד. המתח לא ישתנה, השדה יקטן ולכן זווית הסטיה תקטן. ה. במקרה זה השדה לא משתנה ולכן גם זווית הסטיה לא תשתנה.

3 שאלה 7 א. במצב בו I מירבי המגע הנייד מחובר לנקודה C. במצז זה מתח ההדקים מתאפס, ולכן גם I. r ε I I+ משוואת הישר: ε (I+ I r I ) + r + r I בנקודת החיתוך עם ציר x הנגדים מחוברים במקביל, ולכן ד. ההתנגדות גדלה, קטן, 9Ω Y ולפי החיתוך עם ציר ε I r v x.8ω ומכאן I I x I גדל, והמתח גדל. I שאלה 8 א. q 7 c ד. 9.6 Kg E B q v q d B u q v ה. לא רק לחלקיקים חיוביים. עבור חלקיקים שליליים צריך להפוך את כווני המתח והשדה המגנטי. ו. האלומה תטה כלפי מטה. ז. האלומה תטה כלפי מטה שאלה א. האלקטרונים נעים בשדה המגנטי בתנועה מעגלית. השדה פועל לתוך הדף. v EK s מהירות התנועה של האלקטרונים v 4 B 6 T q E B v.5 4 N c ד. רדיוס המסלול

4 שאלה א. השדה כלפי מטה והכוח פועל פנימה, ולכן כוון הזרם מ b ל. tn.6 y.738x I() BL.738 g BIL tn α g ג. שיפוע הגרף ד. ומכאן B.476T tn 4 I v q שאלה v א. q v 3. 7 : α 7 ושל חלקיק מהירות הפרוטון: α s v P 4.38 s v קוטר המעגל: הקוטר של חלקי אלפא גדול מקוטר הפרוטון ב 9 ס"מ. Bq אם רוצים להגדיל את המרחק פי יש להגדיל את המתח פי 4. חלקיק האלפא יותר איטיים ולכן וכוונו כלפי מטה. E B v N c לגבי הפרוטונים: יסטו כלפי מטה. שאלה א. כוון השדה כלפי מעלה (ככוון התאוצה של המטען החיובי) qe 5 כלפי מעלה. s v x 89.4 s מהירות החלקיק: v ד. מסלול התנועה הוא חצי מעגל לכוון שמאל. קוטר המעגל הוא: 7.9 π Bq ה. משך זמן השהיה של החלקיק בשדה המגנטי לא תלוי במהירות החלקיק ולכן הוא לא ישתנה. T Bq ו. כוון השדה החשמלי יהיה למטה (והחלקיק השלילי יאץ למעלה), גודל התאוצה והמהירות יהיו זהים למקרה הקודם, כוון התנועה של החלקיק בשדה המגנטי יהיה ימינה, ושאר התשובות זהות.

5 L T n ε Ir ε ε nε I T + r L + r L + nr n nε r ε + nr L ε Ir I L שאלה 3 פתרון: א. L אם מגדילים את מספר הנורות, אז ההתנגדות השקולה קטנה (חיבור במקביל), לכן עוצמת הזרם גדלה, לכן מתח הדקים קטן, לכן עוצמת הזרם דרך כל נורה קטנה.? 44 P L 7.( Ω) L P r n+.769 ε 3 εl ε ε r.7n r.7ε L ε L r.66ω ( Ω) in in x x nx x ד. nxε r ε + n r nx n x 3.66 x.79n 7. n 9 n L.85n n x x

6 .5 ε, r Y.5 X שאלה 4 א. הוראת האמפרמטר גדולה יותר לפני סגירת המפסק, כי אחרי סגירתו מתחיל לזרום זרם דרך הסוללה ואז מתח ההדקים שלה יורד. סגירת M גורמת להגדלת הזרם במעגל, ולכן הנורה תאיר באור חזק יותר, ומתח ההדקים ירד. סגירת N תגרום לירידת ההתנגדות, עלית הזרם, ולכן הנורה תאיר באור חזק יותר ומתח ההדקים ירד. ד. הזרם בענף התחתון הוא I.5-. והמתח עליו הוא. x *Iv זהו גם המתח בענף האמצעי (בחיבור מקבילי t המתחים שווים). ההתנגדות של הענף האמצעי Ω I X. Y 8Ω I.5. Ω ומכאן + + על הנורה נשאר מתח של v וזרם של.5 ולכן התנגדותה שאלה 5 א. כאשר המפסקים פתוחים, לא זורם זרם במעגל, ולכן מד המתח מראה על הכא"מ. εv כאשר S סגור זורם זרם I. 8 ולפי הנוסחא ε I r מתקבל r.5ω. 5Ω והתנגדות הראוסטט היא I 3 במצב זה הזרם הוא יש להציב את הגררה בנקודה M כך שההתנגדות החיצונית תתאפס (קצר) ואז הזרם יהיה מירבי (4) ומד המתח יראה. ד. הוולטמטר יראה, יראה זרם של 4 ו יראה. () שאלה 6 ב. I ε r I 3 ε (r+ ) א. לפי נקודת החיתוך עם ציר Y לפי שיפועי הגרפים ד. לפי חוק אוהם (נגד קבוע). ε v 5Ω r Ω ה. לנקודה הראשונה צריך לנתק את המעגל, וכאשר לא זורם זרם מד המתח מראה את הכא"מ. לנקודה השניה צריך התנגדות (קצר) ואז הזרם מירבי ומתח ההדקים מתאפס.

7 6v. ε 6v שאלה 7 א. לסוללה אין התנגדות פנימית לכן בנקודה 3 מד המתח מראה, ובנקודה הוא יראה על 4v. ההתנגדות תקטן ולכן גם המתח יקטן. ד. כאשר המתג מחובר לנקודה מספר : כאשר המתג מחובר לנקודה : על זוג הנגדים שורר מתח של 3v ולכן המתח הכולל. 9v 8 8 ε r 6 9ε r 8v k l k l ε v r מפתרון מערכת המשוואות נקבל שאלה 8 א. מדי מתח אידאליים הם בעלי התנגדות אינסופית ולכן לא זורם דרכם זרם. והתנגדות הנגד. הזרם במעגל 5Ω I 5 3 3v I ד. 3 I 6 I 3 I ε,r I I Ω ה. נציב לנוסחא ε 6v r Ω את הנתונים משני המעגלים ונקבל ε I r

8 r 5.5Ω לפי השיפוע: לפי האבר החופשי ε.73v.579 שאלה 9 r א. I ε + ε ד. חיתוך עם ציר פרושו I כלומר מעגל פתוח. במקרה זה. r ה. לפי החיתוך עם ציר גם הנגד הנוסף ערכו. 5.5Ω שאלה א. בנקודה השדה מתאפס, בנקודה S כוונו ימינה, ובנקודה T כוונו למטה. בנקודה עצמת השדה תגדל, ובנקודה S כוון השדה יהיה למטה. אין הבדל בין מטען כדורי למטען נקודתי. g T שאלה ד. ה. זווית הסטיה לא תשתנה. כוון השדה החשמלי qe qe tn α g E 7 N c E d.4v שאלה סימני הכדורים שווים. g T cos θ ד. הזווית לא תשתנה (חוק הפעולה והתגובה) תרשים א' T F g ה. לוח של חומר מבודד יקטין את הכוח החשמלי ולכן את זווית הסטיה. ז. הכדור B יפול, יצמד ל, יטען מחדש, ושני הכדורים יידחו זה מזה. תרשים ב' F

9 B שאלה 3 א. בנקודה הכוח השקול הוא.5N בזווית 6 ביחס ל B ובנקודה 39N B בזווית 3 ביחס ל.B D O C.B השדה בנקודה O נובע מהמטען B בלבד. בכוון מ O ל E.5 6 N c W Δ q 3.j v 6 D ובנקודה.8 v בנקודה O ד. (הפוטנציאל בכל נקודה מתקבל מחיבור סקלרי של הפוטנציאלים) הפוטנציאל יורד, ולכן השדה החשמלי הוא זה שמבצע את העבודה y d -d -Q -Q X α +q X שאלה 4 E cosα א. השדה השקול x כאשר α d + x cos x E (d x ) d x ולכן + + כוון השדה, על ציר x שמאלה. הפוטנציאל ב x הוא d d 7 ובנקודה x4d.55 k Q q העבודה הדרושה היא v W q Δ הפוטנציאל גדל והעבודה חיובית, לכן יש לבצע d עבודה חיצונית כדי להזיז את המטען. שאלה 5 א. () הכדורים לא יהיו טעונים. () הכדור התחתון יהיה טעון במטען שלילי, והעליון במטען חיובי. טעון שלילי ו - B טעון חיובי. גדלי המטענים שווים. B בין הרדיוסים) גדלי המטענים יהיו שווים. (יחס הפוטנציאלים הפוך ליחס

10 שאלה E כוונו כלפי מטה. א. השדה בנקודה M נובע מהמטען בנקודה B בלבד. N c E F q בכוון אנכית מעלה (המטען שלילי!) 45N 5 5 הפוטנציאלים של ו C מתאפסים ולכן בנקודה 9 v M ובנקודה 4.5 v D ד. W q Δ 4.5j זאת עבודה שהשדה החשמלי יבצע. ה. לא השדה בציר X לא יתאפס. ו. כן מטען של μc בנקודה D יאפס את הפוטנציאל במרכז המעוין. y Q E x 6r E y 9r שאלה 7 א. בנקודה r o Q α x tn E 6 E 9 y α x α r 4r r משטח שווה פוטנציאל הוא משטח שעל פניו הפוטנציאל קבוע, כלומר מטען חשמלי שנע על פניו הוא בעל אנרגיה קבועה. משטח שווה פוטנציאל מאונך לקווי השדה. qe 4 4 גודל התאוצה גודל השדה בנקודה s E.9 3 N c כוון התאוצה מנוגד לכוון השדה בלומר בזווית 6.6α מתחת לציר x שמאלה. שאלה 8 א. בנקודה P וכוונו שמאלה k Q k Qb 5 E N d (+ d) c k Q Q b F הכוח הפועל בין המטענים 5N. k 6 N k Q Qb ומכאן s k ΔL

11 שאלה 9 א. יש תנועה של מטענים שליליים ב B לכוון המטען החיובי ב B B תרשים א'. מפעיל כוח משיכה על B כי המטענים השליליים קרובים יותר מאשר החיוביים. מתבצעת עבודה ע"י הכוח החשמלי. ד. הארקה גורמת לאיפוס הפוטנציאל ב B,כלומר, לסילוק המטענים החיוביים B תרשים ב'. ה. כוח המשיכה גדל, ולכן גם עבודת השדה החשמלי גדלה. שאלה א. קווי השדה מאונכים ללוחות וכוונם למעלה, משטחים שווי פוטנציאל מקבילים ללוחות. כוח השדה החשמלי כלפי מעלה גדול יותר ממשקלו. q E g 3 תאוצת הכדור s x כלפי מעלה, ולכן הוא יגיע ללוח העליון כעבור t.447sec ד. במקרה זה השדה כלפי מעלה קטן יותר, ולכן המחרחק בין הלוחות גדול יותר. שאלה 3 Q 8 σ 6.5 א. צפיפות המטען c σ עצמת השדה לא תלויה במרחק מהלוח, ולכן באזורים ו 3 השדה אפס, ובאזור E 76 N c ε האלקטרון ינוע בקו ישר (משקלו זניח!) ובתאוצה קבועה. x 9 v t 5 6 t 4 q E 5.4 ד. s sec s d 9 ה. האלקטרון ימשיך בקו ישר ובמהירות קבועה ולכן יגיע לנקודה N תוך t sec v

12 שאלה 3 א. תאוצת האלקטרון (השלילי) היא נגד כוון השדה ולכן כוון השדה צריך להיות כלפי מעלה. q y 48.8 x צורת המסלול פרבולה. y x dv x.456v גדול. ד. אם במקום אלקטרון היה נכנס פרוטון, כוון השדה היה צריך להיות מטה, והמתח היה צריך להיות יותר. E U B שאלה 33 א. הכוח השקול הפועל על החלקיקים בקבל הוא אפס, ולכן E קוטר המעגל בשדה המגנטי: d q B האנרגיה (השלילית) הניתנת ע"י הקבל צריכה להיות שווה לאנרגיה הקינטית שהיתה למטען E q B U q B I שאלה μ א. כיוון השדה הוא כלפי מעלה 6.85 T.57 *. μ I / tnα μ In n מגמת קווי השדה בסילונית ימינה ד. α n 86 tn α ה. N שאלה 35 א. עם הזרמת הזרם, פועל כוח על התיל הנמצא בסליל, ולכן האיזון מופר. כוון השדה בסליל הוא ימינה, כוון הכוח כלפי מטה, ולכן הזרם זורם מ ל b. כלומר מחובר להדק החיובי של מקור המתח. 6 5 y.556x b(v) B μ n I b Bd Ng μ.3 N 6 השדה בסליל (n צפיפות הליפופים) μ n I d g T שוויון הכוחות: ולכן b ומתוך שיפוע הגרף

Σχετικά έγγραφα

שאלה 1 V AB פתרון AB 30 R3 20 R

שאלה 1 V AB פתרון AB 30 R3 20 R תרגילים בתורת החשמל כתה יג שאלה א. חשב את המתח AB לפי משפט מילמן. חשב את הזרם בכל נגד לפי המתח שקיבלת בסעיף א. A 60 0 8 0 0.A B 8 60 0 0. AB 5. v 60 AB 0 0 ( 5.) 0.55A 60 א. פתרון 0 AB 0 ( 5.) 0 0.776A