نمونه سوال فصل ۴ فیزیک یازدهم ریاضی با جواب

شکل زیر، آهنربای تیغه‌ای را نشان می‌دهد که از سیم‌لوله دور می‌شود. در این حالت، جریان الکتریکی القایی که از گالوانومتر می‌گذرد، به کدام جهت است و در A و B، به‌ترتیب چه قطب‌های مغناطیسی ایجاد می‌شود؟

شکل: سیم‌لوله‌ای افقی در سمت چپ با دو سر A (سمت راست سیم‌لوله) و B (سمت چپ سیم‌لوله). دو سر سیم‌لوله از پایین به گالوانومتر G وصل شده‌اند؛ نقطه a در سمت چپ و نقطه b در سمت راست گالوانومتر. در سمت راست سیم‌لوله یک آهنربای تیغه‌ای قرار دارد که قطب S آن در سمت چپ (نزدیک سیم‌لوله) و قطب N آن در سمت راست است و یک پیکان زیر آن به سمت راست، یعنی دور شدن از سیم‌لوله را نشان می‌دهد.

مطابق شکل، در بعضی از مدارها که چندین القاگر دارند، ملاحظه می‌شود که سطح دو القاگر مجاور را عمود بر هم قرار می‌دهند. علت این عمل چیست؟

شکل: عکسی از بخشی از یک مدار الکترونیکی که چند القاگر (سیم‌پیچ) روی آن قرار دارد و سطح دو القاگر مجاور عمود بر هم است.

حلقهٔ مسی به قطر $10\,\mathrm{cm}$ روی میزی قرار دارد. یک میدان مغناطیسی یکنواخت که از درون حلقه می‌گذرد و با خط عمود بر سطح حلقه زاویه ۶۰ درجه می‌سازد، در مدت $50\,\mu\mathrm{s}$ از صفر تا $400\,\mathrm{G}$ تغییر می‌کند. بزرگی نیروی محرکهٔ القایی متوسط در حلقه چند ولت است؟

پیچه‌ای از ۲۰۰ حلقه تشکیل شده است و شار مغناطیسی که از آن می‌گذرد در مدت ۰/۱ ثانیه از ۰/۰۲ وبر به ۰/۰۰۵ وبر می‌رسد. اگر مقاومت الکتریکی پیچه $15\Omega$ باشد، جریان القایی متوسط که در این مدت از پیچه می‌گذرد، چند آمپر است؟

از سیملولهٔ بدون هسته، به طول $6/28\,\mathrm{cm}$ جریان الکتریکی برحسب یکای $\mathrm{SI}$ به معادلهٔ $I=5\sin100\pi t$ می‌گذرد و بیشینهٔ انرژی ذخیره‌شده در آن به ۵ میلی‌ژول می‌رسد. اگر سطح هر حلقهٔ سیملوله $20\,\mathrm{cm^2}$ باشد، تعداد حلقه‌ها چقدر است؟ ($\mu_0=4\pi\times10^{-7}\,\frac{\mathrm{T.m}}{\mathrm{A}}$)

پیچه‌ای شامل ۵۰۰ حلقه عمود بر میدان مغناطیسی قرار دارد و میدان مغناطیسی با آهنگ $0/6\,\frac{\mathrm{T}}{\mathrm{s}}$ کاهش می‌یابد. اگر نیروی محرکهٔ القایی متوسط ایجادشده در پیچه ۱/۲ ولت باشد، مساحت هر حلقه چند سانتی‌متر مربع است؟

سیملولهٔ آرمانی بدون هستهای به طول $15/7$ سانتیمتر، دارای ۱۰۰۰ حلقه است. اگر مساحت هر حلقهٔ آن $8\,\mathrm{cm^2}$ باشد، ضریب القاوری آن چند میلیهانری است؟ ($\mu_0=4\pi\times10^{-7}\,\frac{\mathrm{T.m}}{\mathrm{A}}$)

در شکل زیر، آهنربایی از بالا رها شده تا در راستای قائم از درون حلقه‌های رسانا بگذرد. در لحظهٔ نشان‌داده‌شده، از نگاه بالا، جهت جریان القایی در حلقه‌های ۱، ۲ و ۳ به‌ترتیب، چگونه است؟

شکل: آهنربایی میله‌ای به‌صورت قائم با قطب N در بالا و قطب S در پایین، با سرعت $\vec{v}$ رو به پایین در حرکت است. سه حلقهٔ رسانای افقی: حلقهٔ ۱ بالای آهنربا (بالاتر از قطب N)، حلقهٔ ۲ در میانهٔ آهنربا (دور آن)، حلقهٔ ۳ زیر آهنربا (پایین‌تر از قطب S). خطوط میدان مغناطیسی آهنربا از N به بیرون و به S بازمی‌گردند.

سیمی را به شکل حلقهای به شعاع $10\,\mathrm{cm}$ درمیآوریم و آن را روی یک سطح افقی قرار میدهیم. میدان مغناطیسی یکنواختی که با سطح قاب زاویهٔ ۳۰ درجه میسازد، در مدت $15/7$ میلیثانیه از ۶۰۰۰ گاوس به صفر کاهش مییابد. نیروی محرکهٔ القایی متوسط در حلقه چند ولت است؟