سوال ۶۵ · فیزیک
کنکور ریاضی ۱۴۰۵ · سوال ۶۵ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۲ (ریاضی) · فصل ۳: مغناطیس
در کدام مادهٔ مغناطیسی در حضور میدانهای مغناطیسی قوی، خاصیت مغناطیسی ضعیف و موقت در جهت میدان خارجی بهوجود میآید؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای تشخیص ماده، باید سه ویژگی صورت سؤال را همزمان بررسی کنیم: خاصیت مغناطیسی «ضعیف» باشد، «موقت» باشد و «در جهت میدان خارجی» ایجاد شود.
۱. در مواد پارامغناطیسی، ذرات سازنده دارای دوقطبی مغناطیسیاند، ولی در نبود میدان خارجی، جهتگیری این دوقطبیها کاتورهای است؛ بنابراین اثر مغناطیسی آنها در مجموع یکدیگر را خنثی میکند. در حضور میدان قوی، دوقطبیها تا حدی به همسویی با میدان گرایش پیدا میکنند و ماده مغناطشی ضعیف در جهت میدان به دست میآورد. با حذف میدان، این نظم نسبی از بین میرود؛ پس خاصیت ایجادشده موقت است. کتاب نیز این ویژگی را برای مواد پارامغناطیسی بیان میکند (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۰۲).
۲. مواد دیامغناطیسی مناسب نیستند؛ زیرا دوقطبیهای القاشده در آنها خلاف جهت میدان خارجی قرار میگیرند، در حالی که سؤال بر همجهت بودن تأکید دارد (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۰۲).
۳. در مواد فرومغناطیسی، میدان خارجی باعث رشد حوزههای همسو با میدان میشود و ماده بهخوبی خاصیت آهنربایی پیدا میکند؛ بنابراین توصیف «پاسخ ضعیف در حضور میدان قوی» مشخصهٔ این گروه نیست (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحههای ۱۰۲–۱۰۳).
پس هر سه ویژگی سؤال با مواد پارامغناطیسی مطابقت دارد.
پاسخ: گزینهٔ ۴
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است بهدلیل همسو شدن مغناطش فرومغناطیس با میدان خارجی، این گزینه انتخاب شود؛ اما فرومغناطیس سخت پس از حذف میدان نیز خاصیت آهنربایی خود را تا حد زیادی حفظ میکند و با ویژگی «ضعیف و موقت» سازگار نیست.
- گزینهٔ ۲: از بین رفتن بخش عمدهٔ خاصیت آهنربایی فرومغناطیس نرم پس از حذف میدان، ممکن است دانشآموز را به اشتباه بیندازد؛ اما این مواد حتی در میدانهای نسبتاً ضعیف نیز بهخوبی آهنربا میشوند، نه اینکه فقط در میدان قوی پاسخ مغناطیسی ضعیفی داشته باشند.
- گزینهٔ ۳: دیامغناطیس نیز در حضور میدان خارجی پاسخ مغناطیسی ضعیف و موقت دارد؛ اما جهت مغناطش القایی آن خلاف جهت میدان خارجی است، نه همجهت با آن.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- در بخش «ویژگیهای مغناطیسی مواد» فیزیک ۲، تفاوت مواد را از نظر شدت خاصیت مغناطیسی، ماندگاری آن و جهت مغناطش نسبت به میدان خارجی مرور کن.
- عبارت «در جهت میدان خارجی» را جدی بگیر؛ مادهای که دوقطبیهای القایی آن خلاف جهت میدان خارجی قرار میگیرند، پاسخ سؤال نیست.
- به گروهی فکر کن که ذراتش دوقطبی مغناطیسی دارند، اما در نبود میدان، جهتگیری آنها کاتورهای است؛ میدان قوی فقط تا حدی این بینظمی را کاهش میدهد.