λ λ θ λ = π σ α
Transcription
λ λ θ λ = π σ α
מאגר שאלות פיזיקה 2ב' קיץ 2102 שאלה 0 שאלה 2 תיל מבודד בצורת חצי מעגל שרדיוסו Rנושא מטען חשמלי כללי qבצפיפות y אורכית [ 0 cosראו איור] 0 .הוא קבוע מספרי והזווית מוגדרת באיור שלהלן. א .הביעו את הקבוע 0באמצעות qו. R - x ב .מהו כוח שיפעל על מטען Qשיוצב במרכז חצי המעגל ? k qQ q . 0 ב. תשובות:א. 2 4R 2R .F שאלה 2 שני מוטות דקים בעלי אורך 2נושאים מטען חשמלי Qכל אחד המפוזר על פניהם בצורה אחידה .המוטות מונחים לאורך ציר ה x - כשהמרחק בין מרכזיהם הוא . aהראו כי הכוח שהמוטות מפעילים האחד על השני נתון בביטוי : 2 kQ 2 a 2 ln 4 2 a2 4 2 2 a .F שאלה 4 חשבו את השדה החשמלי בגובה zמעל מרכזה של דסקה מעגלית שרדיוסה Rוהטעונה במטען qבצפיפות לא אחידה . (r ) r 2הביעו תשובתכם באמצעות . qהדרכה :תזדקקו לאינטגרל: x 2 2a 2 x2 a2 2 תשובה: x3 a2 3/ 2 2 x . 4kqz z R 2 z 2 R4 R2 z 2 E שאלה 5 נתונה מערכת הכוללת שני תילים מקבילים וארוכים מאד שהמרחק ביניהם הוא . 2dתיל אחד טעון בצפיפות מטען אורכית , ואילו התיל השני טעון בצפיפות מטען אורכית . בשרטוט המצורף מתוארת המערכת .הגדירו ציר , xכך שכיוונו החיובי ימינה ואת ציר yכך שכיוונו החיובי כלפי מעלה .ראשית הצירים נמצאת בדיוק במרכז בין שני התילים. א .מהו השדה החשמלי כפונקציה של , xעבור נקודות הנמצאות על ציר ? x ב .מהו השדה החשמלי עבור נקודות הנמצאות על ציר ? y ג .חלקיק בעל מטען qומסה , mנזרק במהירות התחלתית , v 0שכיוונה ימינה, מהנקודה . 4d , 0היכן ייעצר החלקיק רגעית? 2d שאלה 6 האיור שמשמאל מתאר שתי טבעות דקות שרדיוסן Rו 3R -שלהן מרכז משותף והן מונחות באותו המישור .נקודה pנמצאת על האנך למישור הטבעות העובר דרך מרכזן ובגובה zממנו. הטבעת הקטנה נושאת מטען חשמלי Qהמפולג אחידות על פני P היקפה. א .חשבו את השדה החשמלי שיוצרת הטבעת הקטנה בנקודה . p ב .חשבו את הפוטנציאל החשמלי שיוצרת הטבעת הקטנה בנקודה p ג .אשרו את הקשר שדה-פוטנציאל שצריך להתקיים עבור שדה חשמלי אלקטרוסטאטי ד .בהנחה שהטבעת הגדולה נושאת מטען חשמלי qהמפולג אחידות על פני היקפה ,מה צריכה להיות צפיפות המטען האורכית של טבעת זו על מנת שהשדה החשמלי בנקודה pהנמצאת במרחק , z 2Rיתאפס. ה .כנ"ל במקרה שהדרישה היא להתאפסות הפוטנציאל. שאלה 7 על מוט העשוי חומר מבודד באורך Lמפוזר מטען חשמלי qבצפיפות אחידה. א .חשבו את צפיפות המטען האורכית. ב .חשבו את השדה החשמלי בנקודה pהנמצאת במרחק xמקצה המוט. ג. הראו כי במרחקים גדולים a L ,תשובתכם לסעיף ב' תצטמצם לשדה של מטען נקודתי. R 3R ד .חשבו את הפוטנציאל החשמלי בנקודה . p V ה .אשרו את הקשר שדה-פוטנציאל ת דהיינו הראו כי מתקיים x .E q q q kq x L ln . E ג. תשובה :א .ב. . E ד . 2 4 0 x )4 0 x( x L L L x .V שאלה 8 על קטע של טבעת מעגלית לא מוליכה בעלת רדיוס Rמפולג מטען חשמלי בצפיפות קווית (אורכית) לא אחידה ,הנתונה באמצעות הזווית קוטבית y על ידי הפונקציה , ( ) 0 sin :כאשר 0 0הוא קבוע מספרי חיובי והפונקציה מביעה הן את גודלה של צפיפות המטען והן את סימנה .הטבעת משתרעת בין הזוויות הקוטביות 1ל 2 -במגמה המנוגדת למגמת x 1 השעון (ראו איור משמאל) .נתונים. k , R, : א .חשבו את המטען הכללי על הטבעת. ב .חשבו את עצמת השדה החשמלי במרכז הטבעת. ג. חשבו את הפוטנציאל החשמלי במרכז הטבעת. ד .למה יצטמצמו הביטויים שמצאת עבור השדה החשמלי ועבור הפוטנציאל החשמלי עבור ( 1 0, 2 חצי טבעת) ה .איזה כוח (גודל וכיוון ירגיש מטען Qאשר יוצב במרכז חצי הטבעת המוזכרת בסעיף קודם ? הדרכה: )1 cos(2 x 1 ), cos(ax)dx sin(ax 2 a sin 2 x k 0 תשובות :א . q 0 R cos 1 cos 2 .בcos 22 cos 22 . 2R k 0 2 2 2 sin 22 sin 22 4R . E y ג. Ex . V k 0 cos 1 cos 2 2 שאלה 9 תיל שאורכו 2 Rהעשוי מחומר מבודד ,כופף לצורה המורכבת משני מקטעים ישרים שאורכם כל אחד המחוברים ביניהם על ידי קשת חצי מעגלית שרדיוסה Rומרכזה בנקודה . Oהתיל נושא מטען חשמלי כללי Qהמפוזר בצורה לא אחידה על פני מקטעי התיל השונים .המקטע הישר השמאלי נושא מטען חשמלי חיובי המפוזר עליו בצורה אחידה בצפיפות ++ + + + + R + - - -+ + + O + ואילו המקטע הישר הימני נושא מטען חשמלי שלילי המפוזר עליו בצורה אחידה בצפיפות . הקשת המעגלית נושאת מטען בצפיפות אחידה . א. הביעו את באמצעות ( Q, , Rלא בהכרח כולם). ב. חשבו את השדה החשמלי השקול בנקודה ( Oגודל וכיוון). ג. חשבו את הפוטנציאל החשמלי בנקודה. תשובות:א . Q .בˆj . R kQ 2k iˆ . E ג. R R R . V k שאלה 01 גליל מלא שרדיוסו dהעשוי מחומר מבודד נושא מטען חשמלי בצפיפות נפחית לא r2 אחידה המשתנה עם המרחק מציר הגליל , r ,בהתאם לפונקציה . (r ) 0 1 2 d א. חשבו את השדה החשמלי בכל אזורי המרחב ב. חשבו את הפרש הפוטנציאלים בין נקודה הנמצאת במרחק 3dמציר הגליל ומחוצה לו ונקודה הגליל במרחק 2dמצירו. ג. לכדור קטן שמסתו mהנושא מטען חיובי Qניתנת מהירות 0בנקודה , r 3dבכיוון המאונך לפני הגליל .לאיזה מרחק מינימאלי מפני הגליל יגיע הכדור ? 0 r r 2 2d 2 3 d 2 0 . E r d E 0 r d ועבור תשובה :א .עבור 4 0 r 4 0d 2 2m 02 3d 2 0 2 3d 2Q0 בln . d 3e . V ג 1 . 4 3 0 rmin שאלה 00 באזור מסוים במרחב מפולג מטען חשמלי חיובי בצפיפות מטען נפחית ) (rהמשתנה עם המרחק ממרכז המערכת לפי הקשר (סימטריה כדורית) [ראו איור] R 2 0r R rR 2 rR 0 r , (r ) 2 0 1 R 0 R R/2 כאשר 0הוא קבוע מספרי .אם ידוע כי המטען הכללי במערכת הינו Qחשבו את: א. הקבוע 0באמצעות Qו. R - ב. ג. את השדה החשמלי בכל אזורי המרחב. נניח וישוחרר ממנוחה חלקיק קטן שמסתו mומטענו ( qמטען שלילי) מהנקודה R 2 , r מה יהיה הכוח הפועל על החלקיק בנקודה זו ? שאלה 02 מישור אינסופי טעון בצפיפות מטען שטחית . שכבה מישורית אינסופית של מטען בעלת רוחב dוצפיפות נפחית אחידה ,צמודה למישור .כל המטענים קבועים למקומותיהם חשבו את השדה החשמלי בכל אזורי המרחב .קחו את ראשית הצירים במרכז השכבה המישורית. תשובות: ˆ i ˆ d d 2 x ˆ d d i, E x i , E x 2 2 0 2 2 0 2 d d E x 2 2 0 שאלה 02 d כדור מבודד בעל רדיוס aנושא צפיפות מטען נפחית אשר תלויה במרחק ממרכז הכדור לפי הקשר ) (r ) 0 (1 r / aכאשר 0קבוע ו a-רדיוס הכדור .הכדור נמצא b בתוך קליפה מוליכה עבה בעלת רדיוס פנימי bורדיוס חיצוני .cלקליפה העבה ולכדור מרכז משותף (ראה איור). c a א .איזה מטען Qיש להעניק לקליפה החיצונית כדי שהפוטנציאל החשמלי שלה יהיה אפס? ( 5נקודות) ב .מה יהיה השדה החשמלי באזור ? 0 r a ג .מה יהיה השדה החשמלי באזור a r b ד .מה הפוטנציאל החשמלי על פני הכדור(במרחק)a - ה .ממלאים את החלל שבין הכדור והקליפה בחומר דיאלקטרי rמה יהיה כעת השדה באזור זה? שאלה 04 שני כדורים מוליכים בעלי רדיוסים aו b -טעונים במטענים שווים ומנוגדים , qבהתאמה .מרכזי x b a )p( x,0 הכדורים מונחים על ציר ה x -כאשר המרחק בין מרכזיהם הוא , dכמתואר באיורנתונים: d . k , q, a, bתוכלו להניח כי המרחק בין הכדורים גדול כך שכדור אחד לא משפיע על משנהו. א .מהו השדה החשמלי בנקודה ) p( x,0הנמצאת על הקו המחבר בין מרכזי הכדורים ב .מהו הפרש הפוטנציאלים בין משטחי הכדורים 4 0 ג .הראו כי הקיבול של המערכת נתון בביטוי 1 1 2 a b d , C ובתנאי ש . d a, b kq 1 1 ˆ kq 1 1 . V kq . ב . E x תשובות :א i . p a b d b d a x 2 (d x)2 שאלה 05 קבל של טבלות מקבילות ראו איור) ממולא בחומר דיאלקטרי שקבועו היחסי משתנה עם המרחק בין הלוחות באופן רציף לפי הקשר: y 2 1 d r y 1 כי המרחק בין הלוחות הוא d כאשר yd ,שטחם הוא Aואורכם ידוע כי הקבל מחובר להפרש פוטנציאלים קבועV0 , y . 0 הנח A .אם d ) r ( y חשבו: א .המטען החופשי על לוחותיו את השדה החשמלי . E ב. ג .פתרו את התרגיל בשני אופנים .1 :באמצעות חוק גאוס בחומר .2 .באמצעות פריסת הקבל לקבלים דיפרנציאלים. ד .חזרו ופתרו את התרגיל עבור קבוע דיאלקטרי המשתנה עם קואורדינאטת xבאופן: x 2 1 r x 1 ( 1 ) A 0 ( 2 1 ) AV0 . cT 0 2ב. תשובות :א. 2 d ln d ln 2 1 Q CTV0 1 גyˆ . y V0 2 1 d ln 2 1 2 1 d 1 Q A 0 r . E ד. 0 A 1 2 2d .c שאלה 06 מוליך גלילי שרדיוסו Rנתון במרכזה של קליפה גלילית שרדיוסה . 10R מסביב למוליך הפנימי קיים מעטה דיאלקטרי גלילי גם כן שעוביו 4R r [כלומר זהו צינור דיאלקטרי ברדיוס 5Rשהגליל הפנימי נתון בתוכו] 5R שקבועו הדיאלקטרי היחסי . rניתן להניח כי כל הגלילים ארוכים מאוד. 2 0 הראו כי הקיבול ליחידת אורך נתון על ידי: ln 5 ln 2 C . R 10R r שאלה 07 Q מקבילות הנמצאות במרחק dזו מזו .הראו כי קיבול הקבל החדש שווה ל :קבל Q a כדורי מורכב משתי קליפות כדוריות מוליכות ,שרדיוסיהן aו b -ואשר התווך ביניהם ממולא בחומר דיאלקטרי [ראו איור ]3שקבועו היחסי משתנה לפי הקשר: a r r . r הוא המרחק ממרכז המערכת ו 0 -הוא קבוע מספרי .מוליכי הקבל רוכשים מטענים שווים ומנוגדים , Q ,הודות לחיבורם למקור מתח. נתונים. k , 0 , 0 ,a, b, Q : א. חשבו את עצמת השדה החשמלי ( Eגודל וכיוון) במרחק rממרכז המערכת b ב. חשבו את הפרש הפוטנציאלים בין מוליכי הקבל. ג. חשבו את קיבול הקבל. Q 4 0 Q 1 Q b תשובה :אrˆ . . V ג. . E בln . V b 4 0a r 4 0a a ln a .C שאלה 08 טבלותיו של קבל טבלות מקבילים שממדי טבלתיו הם L wנמצאים במרחק dזה מזה .נפח הקבל ממולא חלקית בחומר דיאלקטרי שקבועו היחסי הוא , r כשרוחבו של האזור הוא ( .ראו תרשים משמאל) .טבלות הקבל מחוברים למקור מתח המספק הפרש פוטנציאלים r קבוע . V0 w L א .חשבו את השדה החשמלי השורר בין לוחות הקבל . ב .חשבו את קיבול הקבל. הדרכה :השדה החשמלי בשני האזורים זהה .הסבירו מדוע שאלה 09 חלקיק שמסתו mהנושא מטען q 0נע במהירות ˆjכשהוא נכנס לשדה מגנטי אחיד, ˆ B Bkהמשתרע בין y 0ל . y h -החלקיק נכנס לשדה המגנטי בראשית הצירים, . 0,0,0השדה מאונך למישור y האיור במגמה החוצה כמתואר באיור שלהלן. yh א .מה צריכה להיות המהירות שעבורה החלקיק רק יגיע ל? y h - ב .מה יהיה מסלול החלקיק (באיזו נקודות יעזוב את x z m q האזור המגנטי) ומה תהיה מהירותו הסופית אם המהירות קטנה מהערך הקריטי אותן חישבתם בסעיף קודם ? כמה זמן יידרש לחלקיק על מנת לצאת מהאזור המגנטי ? d ג .מה יהיה מסלול החלקיק (באיזו נקודה יעזוב את האזור המגנטי) אם מהירותו תהיה גדולה מהמהירות הקריטית אותה חשבתם בסעיף א' ? כמה זמן יידרש לחלקיק על מנת לצאת מהאזור המגנטי ? Bqh תשובות :א. m . ב .החלקיק ינוע בחצי מעגל .הוא יעזוב את האזור המגנטי 2m m , 1 ˆj , 2 R,0,0 בנקודה ,0,0 Bq Bq . t1 ג .החלקיק ינוע לאורך קשת m של מעגל ויעזוב את האזור המגנטי בנקודה R R 2 h2 , h,0כאשר Bq ˆ m h hi R 2 h2 ˆj arcsin , 2 R Bq R .R . t2 שאלה 21 אלומת חלקיקים בעלי מסה mומטען qנקלעת לאזור בו שורר שדה מגנטי אחיד Bהמאונך למישור הדף במגמה פנימה .לחלקיקים אנרגיה קינטית Ekוהם נכנסים לאזור המגנטי בזווית ,כמתואר באיור. א .חשבו את המרחק האנכי yאותו יעברו החלקים מנקודת כניסתם לאזור המגנטי ועד ליציאתם ממנו ב. חשבו את הזווית היציאה ( ראו איור משמאל) 8mEk sin תשובות :א. Bq B y . y ב. . שאלה 20 שדה מגנטי אחיד שגדלו B 0.15Tמכוון לאורך ציר ה . x -פוזיטרון (חלקיק שמסתו כשל האלקטרון אך בעל מטען הפוך .הפוזיטרון הוא האנטי חלקיק של האלקטרון) שמהירותו 5 106 m / sנכנס לשדה המגנטי p בכיוון היוצר זווית בת 85עימו .תנועת הפוזיטרון היא כמובן ספירלית (עקום לולייני) .חשבו את: א .מרחק הפסיעה pשעבורו הספיראלה התקדמה במשך מחזור אחד (ראו איור משמאל). ב .את רדיוס המסלול. r , x R y שאלה 22 בכריכה שצורתה משולש שווה צלעות זורם זרם . Iאורך צלע הכריכה הוא aוידוע כי היא נמצאת בשדה מגנטי אחיד B ,הנמצא במישור הדף ומכוון אנכית מעלה (ראו איור( א .חשבו את הכוח (גודל וכיוון) ,אשר מופעל על כל צלע של הכריכה ב .חשבו את הכוח השקול הפועל על הכריכה . ג .חזור על סעיפים א' ו – ב אלא שהפעם כיוון השדה המגנטי (האחיד) מאונך למישור הדף ויוצא ממנו B I I ד .האם הכוח הפועל על כל צלע תלוי בכיוונו של השדה המגנטי ? האם הכוח השקול הפועל על הכריכה תלוי בכיוונו של השדה המגנטי ? B a 1 תשובות :א . F1 IBakˆ, F2 F3 IBakˆ .ב . F 0 .ג. 2 IBa IBa 3iˆ ˆj , F2 3iˆ ˆj 2 2 תלוי בכיוון השדה המגנטי .הכוח השקול הפועל על כל לולאה סגורה נושאת זרם בשדה מגני אחיד הוא אפס. . F 0 , F1 IBa ˆj, F2 ד .הכוח על כל צלע שאלה 22 גליל מלא ישר וארוך (אינסופי באורכו ) מונח לאורך ציר ה z -ונושא זרם חשמלי כללי I 0המכוון מעלה כמתואר באיור שמשמאל .צפיפות הזרם אינה אחידה אלא משתנה עם המרחק מציר האורך של הגליל , r ,לפי : 0ra ra כאשר aהוא רדיוס בגליל. 2 I r 2 0 1 ˆ k , j r a 2 a 0 נתוניםa, I 0 : א. הראו כי הזרם הכללי הזורם בכל שטח החתך של הגליל הוא . I 0 ב. חשבו את ווקטור השדה המגנטי( B ,גודל וכיוון) בתחום . 0 r a ג. חשבו את ווקטור השדה המגנטי( B ,גודל וכיוון) בתחום . r a a j r שאלה 24 גליל מלא ישר וארוך (אינסופי) המונח לאורך ציר ה z -נושא זרם חשמלי כללי Iבצפיפות לא אחידה המשתנה עם המרחק מציר האורך של הגליל לפי : ˆ b r a / k 0r a e , j r r 0 ra כאשר a, b,הם קבועים מספריים a .הוא רדיוס הגליל. א .הביעו את Iבאמצעות . a, b, ב .חשבו את השדה המגנטי בכל אזורי המרחב. תשובות:א . I 2 b 1 ea / .ב , B(r a) I . 2 r 2 r ea / 1 0 0 I e r / 1 . B(0 r a) שאלה 25 y במוליך גלילי ארוך שרדיוסו aנקדחו שני חללים גלילים לאורך ציר הסימטריה כולו ,שקוטרם , aכמתואר באיור שמשמאל .המוליך נושא זרם Iבניצב למישור האיור ובמגמה החוצה. Q a r P x a א. חשבו את השדה המגנטי בנקודה Pהנמצאת על ציר ה x -במרחק rממרכז הגליל. ב. חשבו את השדה הגנטי בנקודה Qהנמצאת על ציר ה r yובמרחק rממרכז הגליל.הדרכה :התייחסו לחללים הגלילים כאל מוליכים הנושאים זרם באותה צפיפות אולם במגמה הפוכה. 0 I 2r 2 a 2 ˆ 0 I 2r 2 a 2 ˆ . BQ . BP ב j i . תשובות :א j . r 4r 2 a 2 r 4r 2 a 2 שאלה 26 לולאת הזרם המתוארת באיור שלהלן מורכבת משני תילים אנכיים ארוכים מאוד y המחוברים זה לזה באמצעות תיל אופקי באורך . 2aהלולאה מוצבת בגובה dמעל ציר ה . x - א .חשבו את השדה המגנטי שיוצר התיל האופקי בנקודה Oהנמצאת במרחק dמתחתיו. I x x a I d x a o ב .חשבו את השדה המגנטי (גודל וכיוון) הנוצר על ידי אחד התילים האנכיים בנקודה . O הראו כי עוצמת השדה המגנטי בנקודה Oנתונה בביטוי: ג. 0 I 2 ˆa d 2 d k 2 ad . B שאלה 27 y האיור שמשמאל מתאר לולאה ריבועית המוצבת במישור x y )( L, L הנושאת זרם קבוע . Iלשדה המגנטי אין רכיב xאלא רכיבי yוz - ˆ B0 z ˆ B0 y j בלבד והוא נתון על ידיk : L L B0 . B הוא קבוע מספרי. )(0, L x )(0,0 )( L,0 א. חשבו את הכוח המגנטי שמפעיל השדה החיצוני על כל צלע של הריבוע (גודל וכיוון) . ב. חשבו את הכוח השקול הפועל על המסגרת כתוצאה מהשדה החיצוני. ג. מהי ההשפעה של הכוחות הדדיים שמפעילות צלעות המסגרת זו על זו על הכוח השקול הפועל על המסגרת ? שאלה 28 תיל ישר שאורכו 2 Rקופל לצורה המורכת משני מקטעי תיל ישר שאורכם כל אחד המחוברים ביניהם על ידי קשת חצי B i R מעגלית שרדיוסה . Rהלולאה נושאת זרם נתון iומוצבת בשדה מגנטי אחיד B המאונך למישור הדף ויוצא ממנו (ראו איור ). נתונים. B, , R, i, 0 : א. חשבו את הכוח המגנטי הפועל על כל אחד מהקטעים הישרים . ב. חשבו את הכוח המגנטי הפועל על הקשת המעגלית . ג. מה צריך להיות אורכו של תיל ישר שיוצב באותו שדה מגנטי על מנת שיפעל עליו אותו הכוח הפועל על התיל המתואר בשאלה . i שאלה 29 /4 i חשבו את עצמת השדה המגנטי הנוצר בלולאה ריבועית שאורך צלעה /4 הנושאת זרם Iבנקודה שמרחקה משתי צלעות סמוכות הוא / 4 20i תשובה2 2 10 : 3 i i .B i שאלה 21 זוג תילים "חצי אינסופיים" ,המשיקים למעגל שרדיוסו Rמחוברים ביניהם על ידי קשת מעגלית הנשענת על זווית מרכזית . התילים מצטלבים מבלי ליצור מגע חשמלי ביניהם .התיל המורכב נושא זרם iבמגמה המתוארת באיור.מה צריכה i להיות הזווית על מנת שהשדה המגנטי במרכז המעגל יתאפס? תשובה. 2rad : שאלה 20 שאלה 22 שאלה 22 שאלה 24 כריכה ריבועית שאורך צלעה aוהתנגדותה החשמלית ליחידת אורך , נמצאת בשדה מגנטי אחיד המכוון אנכית פנימה לתוך מישור הדף (ראה איור) .גודל השדה ) B(tמשתנה בזמן באופן t , B(t ) B0eכאשר ו B0הם קבועים חיוביים מסוימים. XXXXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX a XXXXXXXX XXXXXXXXXX א .מהו השטף המגנטי כפונקציה של הזמן? ב .מהו הכא"מ המושרה בכריכה? א .מהו כיוונו וגודלו של הזרם המושרה בכריכה (עם כיוון השעון או נגד כיוון השעון)? ב .נניח שאורך צלעות הכריכה הריבועית משתנה אף הוא בזמן בצורה מסוימת ).a(t למרות השינויים בשדה המגנטי ובאורך צלעות הכריכה ,הכא"מ המושרה R בכריכה שווה לאפס .מצאו אורך הצלע ) a(tכפונקציה של זמן .סמנו ב a0את אורך הצלע ברגע .t = 0 שאלה 25 חוט תיל מוליך אידיאלי (חסר התנגדות) בעל צורה פרבולית נמצא בתוך שדה מגנטי (קווי שדה מגנטי יוצאים מהדף) .מוט מוליך ארוך מאד בעל התנגדות הניצב למישור ה- ליחידת אורך מקביל לציר ה -מונח על גבי הפרבולה כמתואר באיור .המוט מתחיל לנוע מנקודה בזמן לכיוון החיובי בתאוצה קבועה . א .חשב את אורך המוט בין שתי נק' המגע. ב .חשב את הכא"מ שיוצר במעגל המורכב מקטע של מוט החסום ע"י הפרבולה והחלק התחתון של הפרבולה בזמן . ג .חשב את הזרם (גודל וכיוון) שיזרום במעגל בזמן . ד .חשב את הכוח (גודל וכיוון) שיפעל על מוט בזמן . שאלה 26 מסגרת מלבנית שממדיה w והתנגדותה החשמלית Rמונעת במהירות בסמוך לתיל ארוך מאוד הנושא זרם קבוע , Iכמוראה באיור שמשמאל. א. I חשבו את הזרם המושרה במסגרת כשהיא מונעת בניצב לתיל ,ברגע בו הקצה השמאלי שלה נמצא במרחק dמהתיל . R ב. אשרו את שימור האנרגיה האלקטרו-מכאני. i 2 R F v , w ג. חשבו את הזרם המושרה במסגרת כשהיא מונעת במקביל לתיל. הצלע השמאלית של המסגרת נמצאת במרחק dמהתיל . d שאלה 27 y מסגרת ריבועית שאורך צלעה dוהתנגדותה החשמלית R B t2 y ,נמצאת בתוך שדה מגנטי לא אחיד המכוון לתוך מישור הדף [ראו איור .]6המסגרת מוצבת כך ששתי צלעות שלה מונחות לאורך הצירים .השדה המגנטי משתנה כפונקציה של הזמן ושל המקום לפי הקשר , B(t , y) t 2 yכאשר הוא קבוע מספרי נתון. R נתונים. , d , R : א) חשבו את שטף השדה המגנטי דרך המסגרת כפונקציה של הזמן . x d איור 6 ב) חשבו את הכא"מ המושרה במסגרת כפונקציה של הזמן . ג) חשבו את הספק החום המתפתח בנגד כפונקציה של הזמן . ד) חשבו את כמות האנרגיה שנפלטה מהנגד מזמן t=0עד לזמן T ( Tפרמטר נתון) . שאלה 28 תיל מוליך אשר התנגדותו הסגולית הנה ושטח החתך שלו ,a Q מכופף לצורת חצי מעגל בעל רדיוס .Rבנוסף 2מוליכים ישרים (מאותו חומר) מחוברים למרכז חצי המעגל .המוליך opקבוע למקומו ואילו המוליך QOמחובר אל מרכז המעגל בציר כך שקצהו Qיכול להחליק חופשית על פני הקשת המעגלית ,תוך יצירת מגע חשמלי עימו [ראו איור .]6בזמן t 0מונח המוליך B P O R איור 6 OQעל ) 0 ( OPומתחיל לנוע בתאוצה זוויתית קבועה . כל המערך הזה נמצא בתוך שדה חשמלי אחיד Bהמופנה לתוך הדף .נתוניםB, R, , a : א) חשבו את ההתנגדות של המוליך המורכב מהקטע OPQOכפונקציה של הזווית . ב) חשבו את השטף של השדה המגנטי דרך המשטח התחום על ידי הקטעים OPQO כפונקציה של הזוית . ג) חשב את הכא"מ המושרה בלולאה OPQכפונקציה של הזמן. ד) חשבו את הזרם המושרה בלולאה OPQכפונקציה של הזמן. 1 2 נוסחאות שימושיות .1 :שטח של גזרהR : 2 .A 1 2 .2זווית כפונקציה של זמן (t ) 0 0t t 2 : שאלה 29 שאלה 41