3 מספר – מתכונת בחשמל
Transcription
3 מספר – מתכונת בחשמל
מתכונת בחשמל – מספר 3 פתור 3מהשאלות – 1-5לכל שאלה .33% משך הבחינה 90דקות חומר עזר מותר – מחשבון ונוסחאון של בגרות שאלה מספר 1 נתונה מערכת של שלוש קליפות מוליכות ובעלות מרכז משותף. Aהקליפה הפנימית שרדיוסה ,2R Bהקליפה האמצעית שרדיוסה ,4R C Cהקליפה החיצונית שרדיוסה . 6R הקליפה הפנימית טעונה במטען .q1 = +q הקליפה האמצעית מוארקת, והקליפה החיצונית טעונה במטען .q3 = -q )ראה תרשים(. א. ב. ג. ד. ה. -q B A +q 6R 2R 4R האם הקליפה האמצעית Bטעונה? אם לא ,נמק את תשובתך .אם כן ,מצא את מטענה 10) .נקודות(. חשב את עוצמת השדה החשמלי )גודל וכיוון( במרחק 5Rממרכז המערכת 5).נקודות(. חשב את הפרש הפוטנציאלים בין הקליפה האמצעית Bלקליפה הפנימית 8) .Aנקודות(. משחררים אלקטרון שמטענו eומסתו mמפני הקליפה המוארקת .חשב את מהירותו כשיפגע בפני הקליפה הפנימית 4) .נקודות(. נניח שבנקודת הפגיעה של האלקטרון נקדח חור קטן כך שהאלקטרון חודר לכדור שרדיוסו .2Rהאם המהירות של האלקטרון בתוך הכדור תגדל תקטן או לא תשתנה? נמק. ) 6נקודות( שאלה מספר 2 V המעגל החשמלי הבא כולל מקור מתח) , (ε,rשני נגדים R1 = 3ΩוR2 = 1Ω - מכשירי מדידה אידיאליים ושני מפסקים S1ו. S2- S א( גם כאשר שני המפסקים סגורים ,וגם כאשר S1סגור וS2- פתוח ,מתפתח במעגל אותו הספק מנוצל. מצא את ההתנגדות הפנימית rשל מקור המתח. .1 באיזה משני המקרים ההספק המבוזבז קטן יותר? הסבר. .2 ב( כאשר S1פתוח ו S2סגור ,הוריית הוולטמטר היא .1.2 V מהי הוריית האמפרמטר ? .1 מהו כא"מ ,ε ,של מקור המתח? .2 ג( לרשותך נורה חשמלית עליה רשום .2.1V , 1.47 Wכאשר שני המפסקים סגורים: .1 איזה מבין הנגדים R1או R2עליך להחליף בנורה זו על מנת שההספק המנוצל במעגל יהיה מכסימלי? נמק. האם הנורה תאיר באורה המלא? הסבר. .2 R1 R2 S2 שאלה מס' 3 נתונות שלוש סוללות בעלות כא"מ שווה והתנגדות פנמית שונה .ההתנגדויות הפנימיות של הסוללות הן r2 = 1.5r , r1 = 0.5r :ו r3 = 3r -בהתאמה .מחברים אל שלוש הסוללות המחוברות בטור נגד משתנה ומודדים את המתח על הנגד המשתנה ואת הזרם במעגל. תלמיד עורך ניסוי בו הוא משנה את ההתנגדות החיצונית ומודד את המתח על הנגד המשתנה ואת הזרם במעגל .להלן המדידות שערך התלמיד. מתח על הנגד החיצוני )בוולט( הזרם )באמפר( 5.5 0.5 5 1 4.5 1.5 3.5 2.5 4 2 א .מצא את הקשר בין מתח ההדקים לזרם במעגל 5 ).נק'( ב .שרטט גרף של המתח על הנגד החיצוני כתלות בזרם במעגל 4 ) .נק'( ג. בעזרת הגרף ששרטטת .1מצא את הכא"מ של כל סוללה 3) .נק'( .2מצא את ההתנגדות הפנימית של כל סוללה 4) .נק'( .3מצא את זרם הקצר 3 ) .נק'( ד. מצא עבור איזה ערך של נגד חיצוני נקבל את ההספק המכסימלי ,מצא את ההספק המכסימלי המתקבל 5) .נק'( ה .מחברים שלוש סוללות זהות ,הכא"מ של כל סוללה 1.5volteוההתנגדות הפנימית של כל סוללה היא . 0.5Ωבכל פעם חיבור הסוללות משתנה. שרטט גרף של מתח ההדקים כתלות בזרם בכל אחד מהמצבים המתוארים להלן., חשב את נקודות החיתוך עם הצירים ואת שיפועי הגרפים. .1מחברים את הסוללות בטור 3) .נק'( .2מחברים את הסוללות בטור שאחת מהן הפוכה 3 ) .נק'( .3מחברים את שלושת הסוללות במקביל 3) .נק'( שאלה מספר 4 בסליל ארוך שצפיפות כריכותיו nליפופים למטר ומחוגו ,2aעובר זרם המשתנה בזמן. הפונקציה המתארת את גודלו של הזרם כפונקציה של הזמן הוא: 2 . i( t ) = α ⋅ i0 t סליל קטן הנמצא בתוך הסליל הגדול בעל N כריכות ,ורדיוס aמחובר לנגד שהתנגדותו .R א. .1 .2 כתוב ביטוי לשדה המגנטי דרך הסליל הגדול .קבע גם את כיונו 5) .נק'( כתוב ביטוי לשטף המגנטי דרך הסליל הקטן 6) .נק'( ב .מצא את הכא"מ המושרה בסליל הקטן6) . נק'( ג. .1 .2 מצא את גודלו של זרם המושרה בנגד 4) .נק'( מה כיוון הזרם המושרה בנגד? הסבר 6) .נק'( y x R ד .מצא את הזרם המושרה על הסליל הקטן כאשר הזרם בסליל הראשוני )הגדול( הוא זרם קבוע 6) .נק'( שאלה מספר 5 בתוך שדה מגנטי אחיד Bמצויה הצלע התחתונה )שאורכה (l =0.1mשל מעגל חשמלי מלבני )ראה תרשים ו'(. המעגל החשמלי מורכב מסוללה נגד משתנה ומסגרת מלבנית מוליכה שזורם בה זרם .i המעגל החשמלי תלוי בצד אחד של מאזניים מאוזנים ובעלי זרועות שוות כשבצידם השני משקולת .מאזנים את המאזנים כאשר לא זורם זרם בכריכה. תלמיד ערך ניסוי .הוא שינה את הזרם ובכל פעם הוסיף משקולות ואזן את המאזניים. התלמיד רשם את התוצאות בטבלה הבאה: המסה המאזנת בגרמים הזרם באמפר 60 1 70 2 80 3 90 4 100 5 א .במצב המתואר .1קבע את כיוון השדה המגנטי .נמק 3) .נק'( .2קבע איזה צד הוא הקוטב הצפוני .נמק 2) .נק'( ב .רשום את הקשר הפיזיקאלי בין המסה המאזנת לבין הזרם בכריכה 6) .נק'( ג. שרטט גרף של המסה המאזנת למול הזרם בכריכה ומצא: .1את המסה של המסגרת המוליכה)סוללה +מסגרת מוליכה +נגד משתנה( 3) .נק'( .2את עוצמת השדה המגנטי 3) .נק'( הסבר חישוביך! ד .מסובבים את המסגרת המלבנית ב 45º -סביב הציר האנכי מהמצב הראשוני ,כאשר זרם של 5אמפר זורם בכריכה .בכמה יש לשנות את משקל הכף השמאלית כדי לאזן את המאזניים? האם צריך להוסיף משקל או לגרוע? הסבר 8) .נקודות( ה .מסובבים את המסגרת המלבנית ב 45º -נוספות סביב הציר האנכי )כלומר 90º ,ביחס למצב ההתחלתי( .איזה משקולת יש לשים כעת עת המאזניים כדי לאזנם? הסבר8) . נקודות( בהצלחה☺