پایهٔ ۱۱ · فصل ۳
۹ مبحث منتخباین برگه، گزیدهای برای مرور سریع است: رابطه را همراه شرطش بخوان، سپس دام و نمونهٔ حل را بررسی کن.
زاویهٔ شار با عمود سطح سنجیده میشود، نه با خود صفحه؛ برای القا نیز تغییر شار لازم است و برای جریان القایی، بسته بودن مدار.
نیروی مغناطیسی بر بار ساکن صفر است.
میدان مغناطیسی بر بار کار انجام نمیدهد.
در قانون فاراده سرعت تغییر شار مهم است.
قانون لنز جلوهای از پایستگی انرژی است.
قطب مغناطیسی را با بار مثبت و منفی الکتریکی یکسان ندان.
شرط کاربرد: جهت بیرونی خطوط را از مسیر کامل بسته جدا کن.
تصور نادرست: با نصف کردن آهنربا یک قطب شمال تنها و یک قطب جنوب تنها به دست میآید.
اصلاح علمی: پس از شکستن یک آهنربا، هر تکه معمولاً قطب شمال و جنوب دارد؛ خطوط میدان مغناطیسی نیز بستهاند.
صفر بودن کار را با صفر بودن نیرو یا شتاب یکی نگیر.
شرط کاربرد: رابطه اندازهٔ نیرو را میدهد و θ زاویهٔ سرعت و میدان است؛ برای بار مثبت جهت با قاعدهٔ دست راست و برای بار منفی خلاف آن است؛ در حرکت موازی یا پادموازی نیرو صفر میشود.
تصور نادرست: نیروی مغناطیسی بهتنهایی تندی ذره را افزایش میدهد.
اصلاح علمی: هرگاه نیروی مغناطیسی بر بار متحرک غیرصفر باشد، بر سرعت ذره عمود است و کار انجام نمیدهد؛ نیروی مغناطیسی جهت سرعت را تغییر میدهد، نه انرژی جنبشی را.
جهت جریان قراردادی را با جهت رانش الکترونها عوض نکن.
شرط کاربرد: رابطه اندازهٔ نیرو را برای بخش مستقیم سیم در میدان یکنواخت میدهد؛ θ زاویهٔ جریان قراردادی و میدان است و جهت نیرو با قاعدهٔ دست راست تعیین میشود.
تصور نادرست: در رابطهٔ نیروی مغناطیسی سیم، همیشه طول کل سیم وارد میشود.
اصلاح علمی: طول بخش مؤثر داخل میدان با آرایش مشخص وارد رابطه میشود.
فاصله از سیم در مخرج توان یک دارد، برخلاف فاصله در قانون کولن.
شرط کاربرد: بهترتیب: سیم مستقیم بسیار بلند؛ برای میدان مرکز، اگر N=۱ باشد یک حلقهٔ دایرهای منفرد با شعاع R داریم و رابطه دقیق است. برای N دور بستهٔ دایرهایِ هممحور و تقریباً همشعاع، اگر ضخامت مجموعهٔ پیچش و فاصلهٔ دورها در مقایسه با R ناچیز باشد، میدان مرکز تقریباً N برابر میدان یک دور است؛ رابطهٔ سیملوله نیز برای نقاط دور از لبهٔ سیملولهٔ بلندِ بدون هستهٔ مغناطیسی است و در آن n=N/L.
تصور نادرست: میدان سیم بلند با مربع فاصله نسبت وارون دارد.
اصلاح علمی: در مدل سیم مستقیم بسیار بلند، میدان با خود فاصله نسبت وارون دارد.
آهنربای دائم و هستهٔ آسانمغناطش الزاماً از مادهٔ یکسان انتخاب نمیشوند.
شرط کاربرد: توصیف کیفی در محدودهٔ کتاب؛ شدت و ماندگاری مغناطش به ماده وابستهاند.
تصور نادرست: همهٔ مواد به اندازهٔ آهن جذب آهنربا میشوند.
اصلاح علمی: پاسخ مواد میتواند ضعیف، قوی، همجهت یا خلافجهت میدان باشد؛ فرومغناطیس تنها یک گروه است.
میدان عمود بر صفحه یعنی θ=۰ و شار بیشینه، نه صفر.
شرط کاربرد: رابطهٔ Φ=BAcosθ برای میدان مغناطیسی یکنواخت روی سطح تخت و معین به کار میرود؛ θ زاویهٔ میدان با عمود سطح است. اگر شار هر دور یکسان باشد، شار پیوندی N دور برابر NΦ است و رابطهٔ نیروی محرکه مقدار متوسط در بازه را میدهد.
تصور نادرست: وجود میدان مغناطیسی ثابت همیشه جریان القایی ایجاد میکند.
اصلاح علمی: برای القا باید شار پیوندی تغییر کند؛ برای جریان نیز مدار باید بسته باشد.
نزدیک شدن و دور شدن آهنربا از حلقه جهت جریان یکسان ندارند.
شرط کاربرد: ابتدا افزایش یا کاهش و جهت شار را بنویس؛ سپس جهت جریان را تعیین کن.
تصور نادرست: میدان القایی همیشه خلاف میدان خارجی است.
اصلاح علمی: میدان القایی با تغییر شار مخالفت میکند؛ هنگام کاهش شار میتواند همجهت میدان خارجی باشد.
القاگر با تغییر جریان مخالفت میکند، نه اینکه همیشه جریان را به صفر برساند.
شرط کاربرد: L تقریباً ثابت؛ رابطهٔ نیروی محرکه برای میانگین تغییر جریان در بازه.
تصور نادرست: القاگر با خود جریان مخالفت میکند و جریان را همیشه از بین میبرد.
اصلاح علمی: اثر خودالقایی با تغییر جریان مخالفت میکند؛ جریان ثابت در القاگر ایدهآل نیروی محرکهٔ خودالقایی ندارد.
بیشینهٔ جریان را از دوره جدا بخوان؛ ضریب جلوی سینوس بیشینه و ضریب t در آرگومان برابر ۲π/T است.
شرط کاربرد: جریان سینوسی با مبدأ زمانی نوشتهشده؛ در این جزوه رابطهٔ جریان بر حسب زمان به صورت آماده تحلیل میشود.
تصور نادرست: چون میانگین جریان متناوب سینوسی صفر است، گرمایی تولید نمیکند.
اصلاح علمی: توان گرمایی به مربع جریان وابسته است و میانگین توان میتواند مثبت باشد، هرچند میانگین جبری جریان سینوسی صفر است.
قطبنما جهت کدام کمیت را نشان میدهد و آیا نام شمالِ عقربه یعنی جذب شدن به قطب شمال آهنرباست؟
آهنِ مغناطیدهنشده حوزه ندارد یا اثر حوزهها در کل خنثی شده است؟
جریان سینوسی در لحظهای صفر است. آیا از آن میتوان قطع دائمی انتقال انرژی را نتیجه گرفت؟
پیشنیاز این فصل: بردار، زاویه و جریان الکتریکی
راهنمای شکل و نمودار: نقطه و ضربدر را بیرون و درون صفحه بخوان؛ زاویه را میان دو بردار تعریفشده بگیر.
کنترل نهایی پاسخ: تسلا و وبر را جدا کن؛ نیرو و القا باید در حالت زاویه یا تغییر شار صفر به حد درست برسند.
کمیت برداری B که اثر مغناطیسی را در فضا توصیف میکند؛ یکای آن تسلاست.
معیاری علامتدار از عبور میدان از سطح برگزیده؛ به مساحت و زاویه با عمود وابسته است.
ایجاد نیروی محرکه بر اثر تغییر شار پیوندی با مدار.
جهت اثر القایی با تغییری که آن را پدید آورده مخالفت میکند، نه لزوماً با خود میدان.
برداشت نادرست: هر بار متحرک در میدان مغناطیسی نیرو میگیرد.
اصلاح: اگر سرعت موازی یا خلافموازی میدان باشد، نیروی مغناطیسی صفر است.
برداشت نادرست: قانون لنز میگوید میدان القایی همیشه خلاف میدان خارجی است.
اصلاح: میدان القایی با افزایش یا کاهش شار مخالفت میکند؛ هنگام کاهش میتواند همجهت میدان خارجی باشد.
در Φ=BAcosθ، زاویهٔ θ میان میدان و بردار عمود بر سطح است، نه میان میدان و خود صفحه. اگر سؤال زاویه با صفحه را بدهد، ابتدا زاویهٔ متمم را برای عمود سطح پیدا کن.
وقتی میدان عمود بر صفحه است، راستای میدان با راستای عمود سطح موازی است. اگر بردار عمود را همجهت میدان انتخاب کنیم، θ=۰ و شار +BA است؛ با انتخاب عمود مخالف، θ=۱۸۰ درجه و شار −BA میشود. در هر دو انتخاب، اندازهٔ شار BA است. وقتی میدان موازی صفحه است، شار صفر میشود.
بار مثبت ۲ میکروکولن با تندی ۳۰۰۰ متر بر ثانیه عمود بر میدان ۰٫۲۰ تسلا حرکت میکند. اندازهٔ نیرو را بیاب و توضیح بده میدان با تندی ذره چه میکند.
شار هر دور سیمپیچ ۵۰ دوری در ۰٫۲۰ ثانیه از ۰٫۰۴ وبر به ۰٫۰۱ وبر میرسد. اندازهٔ نیروی محرکهٔ متوسط را بیاب و بگو جهت آن چگونه تعیین میشود.
حلقهای با مساحت ۰٫۰۲۰ متر مربع در میدان یکنواخت ۰٫۵۰ تسلاست. میدان با صفحهٔ حلقه زاویهٔ ۳۰ درجه دارد. اندازهٔ شار را بیاب.
اگر صفحهٔ حلقه بر میدان عمود باشد، اندازهٔ شار چیست و علامت شار به چه قراردادی بستگی دارد؟
اندازهٔ شار BA است. با انتخاب بردار عمود همجهت میدان، θ=۰ و شار +BA؛ با انتخاب بردار عمود خلاف میدان، θ=۱۸۰ درجه و شار −BA است.
محورها، جهتها و برچسبهای شکل را جدا بخوان.
ببین شکل کدام نسبت یا تغییر را نشان میدهد.
نتیجه را فقط در محدودهای بگو که شکل پشتیبانی میکند.
آیا میدان مغناطیسی میتواند تندی ذره را تغییر دهد؟
اگر شار ثابت و غیرصفر باشد، نیروی محرکهٔ القایی داریم؟
این صفحه برای جستوجوی «جزوه فیزیک یازدهم فصل ۳»، «نکات ناب فیزیک» و مرور سریع کنکور و امتحان نهایی آماده شده است.