تمرین های فیزیک 3

[parisa]

تمرین های فیزیک 3

فصل سوم 1. جاهاي خالي را با كلمات متاسب پر كنيد. - در مواد فرو مغناطيس .......... حجم حوزه هاي مغناطيسي به سختي تغيير مي كند . - دو سيم راست موازي حامل جريانهاي ........... يكديگر را ميربايند. - خطوط ميدان مغناطيسي يكديگر را .......... نمي كنند. 2. الف – محور مغناطيسي دوقطبي را تعريف كنيد. ب – بيشبنه خاصيت آهنربايي در يك ماده فرو مغناطيس چه موقع به وجود مي آيد ؟ 3. دو ميله فولادي كه ظاهر آنها يكسان است يكي آهنرباست وديگري آهنربا نيست. بدون آنكه آنها را آويزان كنيد يا از وسيله ديگري استفاده كنيد چگونه ميتوانيد آنها را از هم تمييز دهيد. 4. يك قطعه نخ و آهنربايي در اختيار داريد كه قطبهايش معلوم نيست با ذكر دليل توضيح دهيد كه چگونه مي توان بدون هيچ وسيله ديگري قطبهاي آهنربا را شناسايي كرد؟ 5. چنانچه يك آهنرا را به قطعات كوچك وكوچكتر شكسته وتقسيم كنيم در مورد خاصيت مغناطيسي چه نتيجه اي به دست مي آيد؟ 6. ميدان مغناطيسي را تعريف كرده دو ويژگي خطوط ميدان مغناطيسي را بيان كنيد. 7. الف- ميدان مغناطيسي يكنواخت به چه نوع ميداني گفته ميشود؟ ب- به چه روشي مي توان چنين ميداني را ايجاد كرد؟ توضيح دهيد. 8. الف- بنا به تعريف جهت ميدان مغناطيسي در هر نقطه چگونه تعيين مي شود؟ ّ- بيان كنيدتراكم خطوط ميدان مغناطيسي نشان دهنده چيست؟ 9. ميدان مغناطيسي حاصل از پيچه حامل جريان در داخل وخارج آن چگونه است؟ 10. عوامل مؤثر در نيروي وارد بر سيم حامل جريان در ميدان مغناطيسي را نام ببريد. 11. نيروي وارد بربار متحرك در ميدان مغناطيسي به چه عواملي بستگي دارد ؟ در چه صورت نيروي وارد بر بار بيشترين مقدار را خواهند داشت؟ 12. ذرهاي با بارالكتريكي q با سرعت V در ميدان مغناطيسي B حركت مي كند. راستاي نيروي F وارد بر ذره مثبت نسبت به راستاي V و B چگونه است ؟ 13. تفاوت نيروي وارد بر بار الكتريكي متحرك در ميدان الكتريكي و ميدان مغناطيسي را بنويسيد. 14. يك ذره بار دار در يك ميدان مغناطيسي يكنواخت قرار دارد. الف- در چه صورت بر ذره نيروي الكترومغناطيسي وارد ميشود. ب- چه وقت اين نيرو بيشينه است. 15. از سيملوله اي جريان الكتريكي عبور مي كند اگر بدون تغيير در شدت جريان حلقه هاي سيملوله را به هم نزديك كنيم با ارئه دليل تعيين كنيد در بزرگي وجهت ميدان مغناطيسي چه تغييري حاصل مي شود؟ 16. از دو سيم بلند وراست وموازي ونازك جريان الكتريكي عبور ميكند. با استدلال كافي ورسم شكل جهت ميدان مغناطيسي هر سيم در محل سيم ديگر وسپس جهت نيروي وارد بر هر سيم را بدست آوريد در صورتيكه : الف – جيانهاي دو سيم هم جهت باشند. ب – جريانهاي دو سيم مختلف الجهت باشند. 17. يكاي جريان الكتريكي را تعريف نماييد. 18. بارسم شكل آزمايشي طراحي كنيد كه به كمك آن بتوان نيروي وارد برسيم حامل جريان درميدان مغناطيسي رااندازه گيري كرد. 19. آزمايشي طراحي كنيد كه بوسيله آن بتوان وجود ميدان مغنلطيسي اطراف سيم راست وبلند حامل جريان الكتريكي را نشان داد وجهت ميدان را نيز مشخص نمود. 20. حوزه مغناطيسي چيست؟ 21. دو قطبي مغناطيسي ومحور مغناطيسي دو قطبي را تعريف كنيد. 22. تفاوت مواد فرو مغاطيس نرم وسخت را بيان كنيد.مثال بزنيد. 23. آيا مي توان خاصيت مغناطيسي را در ماده فرومغناطيس تا حد دلخواه افزايش داد؟ چرا؟ 24. ضمن رسم شكل با يك آزمايش تفاوت خاصيت مغناطيسي آهن وفولاد را نشان دهيد. درمسائل زيردرصورت نيازازمقدارثابتµ[SUB]0[/SUB] = 4π * 10[SUP]-7[/SUP] T.m/A و =1.6*10[SUP]-19[/SUP] بارالكترون استفاده كنيد. 25. سيمي به طول28/6 متر را به صورت يك پيچه مسطح به شعاع Cm 10 در مي آوريم اگر شدت جريان عبوري از پيچه 2 آمپر باشد مطلوبست : الف – تعدادحلقه هاي پيچه . ب – بزرگي ميدان مغناطيسي در مركز پيچه . 26. در مسئله قبل : الف- اندازه نيروي وارد بر هرمتر از سيم چقدر است؟ ب – جهت ميدان مغناطيسي ونيروي وارد بر سيمها را با رسم شكل نشان دهيد؟ 27. بزرگي ميدان مغناطيسي حصل از جريان الكتريكي كه از سيم نازك وبلند ومستقيم مي گذرددر فاصله mm 2 از آن برابر T2*10[SUP]-4[/SUP]ميباشدشدت جريان عبوري از سيم چقدر است؟ 28. سيملوله اي به طول CM 6/12 شامل 3000 دور جريان الكتريكي ثابتي ميگذرد به طوري كه ميداني برابر [SUP]3-[/SUP]10 *5/7 تسلا در درون آن ايجاد ميشود. شدت جريان عبوري از سيملوله را حساب كنيد. [SUB]29. [/SUB]از سيم راست به طول cm 80 كه در داخل ميدان يكنواخت B كه با هم زاويه ي53 درجه مي سازندقرار دارد جريان A 10 عبور مي كند اگر نيروي الكترو مغناطيسي وارد بر سيم برابر [SUP]3-[/SUP]10*28/1 نيوتن باشد مقدار B رابدست آوريد.sin53=0.8) ) 30. سيمي به طول دو متر مطابق شكل در يك ميدان مغناطيسي يكنواخت عمود بر صحفه كاغذ و درونسو به بزرگي 06/0تسلا قرار ونيروي الكترومغناطيسي وارد برآن بالا سو وبرابر2/1 نيوتن مي باشد. اندازه وجهت جريان را بدست آوريد. 31. ميدان مغناطيسي در مركز پيچه اي كه از جريان 10 آمپر ميگذرد برابر 28/6 ميلي تسلا است.اگر شعاع پيچه 5 سانتي متر باشد حساب كنيد يچه چند دور دارد؟ 32. از دو سيم راست ونازك وموازي كه به فاصله20سانتيمترازيكديگرقراردارندشدت جريانهاي2و5 آمپرعبورميكندبزآيندميدان مغناطيسي رادروسط فاصله دوسيم حساب كنيد درصورتي كه:الف – جريانهاهم جهت باشند ب- جريانها غيرهم جهت باشند. 33. التروني با سرعت m/s 10[SUP]7[/SUP]* 3 در يك ميدان مغناطيسي به سمت شرق در حال حركت است. نيرويي كه ميدان مغناطيسي بر اين الكترون وارد مي كند بيشينه وبالا سو وبرابر N [SUP]14-[/SUP]10*8/4 است. بزرگي وجهت ميدان مغناطيسي را تعيين كنيد. 34. الف- از سيملوله اي به طول cm 4 كه داراي 400 حلقه است چه جرياني عبور دهيم تا بزرگي ميدان مغناطيسي در درون سيملوله [SUP]2-[/SUP]10*π2 تسلا شود؟ ب – الكتروني در فضاي اين سيملوله با سرعت m/s 10[SUP]4[/SUP]*3 طوري در حركت است كهبردار سرعت با بردار ميدان زاويه 30 درجه مي سازد.نيروي وارد بر الكترون را حساب كنيد. 35. در يك ميدان مغناطيسي به بزرگي 40 گاوس سيمي به طول cm 10 و به جرم g 20 توسط دو نخ آويزان است چه جرياني ودر كدام جهت از سيم عبور كند تا نيروي وزن سيم با نيروي الترومغناطيسي خنثي شود. g=10 N/kg)) 36. پروتوني با سرعت 100 متر برثانيه در ميدان مغناطيسي يكنواخت حركت مي كند. هنگامي نيرو بيشينه است كه پروتون به طرف مغرب درحركت باشد. اگر اندازه اين نيرو N [SUP]16-[/SUP]10*8 باشد در هر يك از حالتهاي زير اندازه وجهت ميدان مغناطيسي راتعيين كنيد. الف- F رو به شمال باشد ب- F قائم رو به پايين باشد. 37. سيم رسانايي به طول cm600 را به صورت يك سيملوله در آورده ايم به گونه اي كه شعاع هر حلقه آن cm 10 واز جرياني به شدت 20 آمپر عبور داده ايم : الف – پيدا كنيد تعداد حلقه هاي سيملوله را. ب- اگر طول سيملوله cm 30 باشد شدت ميدان مغناطيسي درونآن چند تسلا است؟ ( 3=π ) 38. از سيمي به طول 157 سانتيمتر كه بصورت حلقه در آمده لست شدت جريان 2 آمپر عبور مي كند. ميان مغناطيسي حاصل از جريان در مركز حلقه را حساب كنيد. 39. يك ذره بارداربا بار cµ 4+ وبا سرعت m/s 10[SUP]5 [/SUP]*2 عمود بر راستاي ميدان مغناطيسي يكنواختي با بزرگي mT 20 حركت مي كند.بزرگي ميدان الكتريكي را چنان بدست آوريد كه نيرويي به اندازه نيروي مغناطيسي برذره وارد كند. 40. از سيم راست وبلندي جرياني به شدت 10 آمپرمي گذرد. اولا" بزرگي ميدان مغناطيسي حاصل را در فاصله cm 20از سيم را حساب كنيد. ثانيا" اگر سيم ديكري به موازات سيم اولي وبه فاصله cm 20 از آن واقع باشد چه جرياني بايد از آن بگذرد تابر هر متر از آن نيرويm/s 10[SUP]7[/SUP]*4 نيوتن وارد شود؟ 41. ميدان مغناطيسي روي محور و درون سيملوله اي كه از جريان 5 آمپر مي گذردmT 57/1 است. اگر سيملوله از 250 حلقه تشكيل شده باشد طول آن چقدر است؟

[TR]
[TD] فصل چهارم

1. جاهاي خالي را با عبارات مناسب پر كنيد .
   

- هر چه آهنگ تغيير شار مغناطيسي در مداربسته بيستر باشد نيروي محركه القايي ……… و جريان ايجاد شده ……..است.
- هرگاه شار مغناطيسي اي كه از يك مدار بسته مي گذرد تغيير كند …….درآن القاميشودكه بزرگي آن با….... متناسب است.

1. شار مغناطيسي را تعريف كنيد.يكاي آنرا در SI نام برده ونوع كميت آنرا مشخص كنيد.
   [*]الف) قانون القاي الكترومغناطيسي فارادي را بيان كنيد. قانون لنز را بيان كنيد.
   [*]دو سيملوله با طول وتعداددور يكسان در اختيار داريم. اگر شعاع سطح مقطع يكي دو برابر ديگري باشد نسبت ضريب خود القايي سيم لوله با شعاع بزرگتر به كوچكتر را حساب كنيد.
   [*]در شكل زير چنانچه كليد را ببنديم از طرف سيملوله با
   

هسته آهني بر هر يك از آهنرباهاي A وB چه نيرويي
وارد مي شود ؟ استدلال كنيد.

1. الف - سه را ايجاد جريان القايي را نام ببريد. ب – يكاي ضريب خود القايي راتعريف كنيد.
   [*]اگر شدت جريان در سيملوله اي 3 برابرشود انرژي ذخيره شده در آن چند برابر خواهد شد؟
   [*]در شكل مقابل مقاومت رئوستا را افزايش مي دهيم.با ذكر دليل جهت نيروي محركه القايي راتعيين كنيد.
   

رئوستا

1. از سيملوله اي جريان ثابت I عبور مي كند اگر هسته اي درون آن قرار گيرد وجريان ثابت بماندانرژي ذخيره شده در آن چگونه تغيير مي كند؟ توضيح دهيد؟
   [*]اگرحلقه هاي يك سيملوله رابهم نزديك كنيم بافرض آنكه تغييرسطح حلقه ها ناچيزباشد ضريب خودالقايي آن چگونه تغييرمي كند؟
   [*]عوامل مؤثر برضريب خود القايي سيملوله را نام ببريد.
   [*]ضريب خود القايي سيملوله رابا محاسبه بدست آوريد.
   [*]حلقه اي مطابق شكل درون يك ميدان مغناطيسي يكنواخت قرار دارداگر
   

اندازه ميدان كاهش يابدجهت جريان القايي راروي حلقه مشخص كنيد.
(با توضيح كامل)

1. تفاوت جريان الكتريكي متناوب با جريان مستقيم چيست ؟
   [*]سه روش براي افزايش بيشينه نيروي محركه يك مولد صنعتي جريان متناوب را معرفي كنيد. (با ذكر دليل)
   [*]نمودار I-t و Φ-t را براي مولد جريان متاوب در يك دوره رسم كنيد.
   [*]آزمايشي طراحي كنيد كه با آن بتوان اثر خود القايي را در يك سيملوله مشاهده كرد.
   [*]آزمايشي طراحي كنيد كه نشان دهنده ي قانون لنز باشد.
   [*]آزمايشي طراحي كنيد كه ايجاد جريان القايي را نشان دهد.با رسم شكل.
   [*]پيچه مسطحي به مساحت cm[SUP]2[/SUP] 200 شامل 30 حلقه را عمود بر ميدان مغناطيسي 2 تسلا قرار مي دهيم: الف - شاري كه از هر حلقه مي گذرد را حساب كنيد. ب-اگر پيچه را در راستاي سطح خود در مدت 1/0 ثانيه بطور كامل از ميدان مغناطيسي خارج كنيم بزرگي نيروي محركه ي متوسط القا شده در دو سرپيچه چند ولت خواهد بود؟
   [*]پيچهاي به مساحت cm[SUP]2[/SUP]10 درميدان يكنواختي به بزرگي T 4/0 بابسامد زاويه اي rad/s250 مي چرخد.اگر نيروي محركه ي القايي بيشينه در آن 30 ولت باشد.تعداد حلقه هاي پيچه را حساب كنيد.
   [*]پيجه اي به مسحت 400 سانتي متر مربع كه مقاومت آن 4 اهم وتعداد حلقه هاي آن 200 دور است بطور عمود بر ميدان مغناطيسي يكنواختي به شدت 2/0 تسلاقرار دارد اگر اندازه اين ميدان در مدت 1/0 ثانيه به صفر برسد حساب كنيد:
   

الف- تغييرشار مغناطيسي درهر حلقه ب – نيروي محركه القايي متوسط ايجاد شده در پيچه
ج – شدت جريان القايي متوسط ايجاد شده در پيچه

1. پيچه اي شامل 200 دور با سطح مقطعcm[SUP]2[/SUP]2 در يك ميدان مغناطيسي يكنواخت به گونه اي قرار دارد كه خطهاي ميدان بر سطح پيچه عمود است بزرگي ميدان مغناطيسي در مدت ms 2/3 وبدون تغيير جهت از T 18/0 به T 22/0 ميرسد اندازه نيروي محركه القايي متوسط چقدر است؟
   [*]پيچه اي كه داراي 800 حلقه است عمودبر يك ميدان مغناطيسي يكنواختي كه اندازه آن025/0 ميلي تسلا است وجهت آن از راست به چپ است قرار دارد ميدان مغناطيسي در مدت 05/0 ثانيه تغيير كرده وبه025/0 تسلا در خلاف جهت اوليه مي رسداگر مساحت هر حلقه 50 سانتيمتر مربع باشد :
   

الف- انداره نيروي محركه القايي متوسطدرپيچه راحساب كنيد.
ب- اگرمقاومت پيچه 10 اهم باشد شدت جريان القايي رابدست آوريد.

1. مساحت پيچه اي با 200 دور سيم روپوش دار و مقاومت التريكي 5 اهم برابر cm[SUP]2[/SUP] 60 است. اين پيچه به طور عمود بر يك ميدان مغناطيسي قرار دارد. ميدان مغناطيسي با چه آهنگي تغيير كند تا جرياني به شدتmA 2 در پيچه بوجود آيد؟
   

1. پيچه اي به مساحت cm[SUP]2[/SUP] 10 داراي 500 حلقه استو بر يك ميدان مغناطيسي يكنواختي به بزرگي 04/0 تسلا عمود است. اگر پيچه در مدت 01/0 ثانيه آنقدر بچرخد تاسطح آن با ميدان موازي گردد . بزرگي نيروي محركه القايي متوسط را حساب كنيد.
   

1. قابي به شكل مربع به ضلع cm 20 درون يك ميدان مغناطيسي 5/0 تسلا موازي خطوط ميدان قرار دارد. قاب را مي چرخانيم تا در مدت s 01/0نيم خط عمود بر سطح قاب با خطوط ميدان زاويه 60 درجه بسازد :
   

الف- شار مغناطيسي درون سطح قاب در هر حالت چقدر است؟
ب- بيروي محركه القايي متوسط درون قاب چقدر است؟
ج- اگر مقاومت قاب 5 اهم باشد شذت جريان القايي متوسط چقدر است؟

1. يك حلقه مسطيلي به ابعاد 20و30 سانتيمتر در صحفه yoz قرار دارد. اگر ميدان مغناطيسي يكنواخت به اندازه 2/0 تسلا هم جهت با محور x برقرار باشد شار مغناطيسي گذرنده از اين حلقه چقدر بوده است و چنانچه آن را درمدت 5/0 ثانبه چرخانده ودر صفحه xoy قرار دهيم نيروي محركه القايي متوسط را بدست آوريد. z
   [*]آهنربايي در كنار سيم پيچ دايره اي با 50 دور به مقاومت 2 اهم قرار دارد وشار مغناطيسي كه از هر حلقه مي گذرد وبر است اگر در مدت 4/0 ثانيه آهنربا را از سيم پيچ دور كنيم تا شار مغناطيسي كه از هر حلقه عبور مي كند به وبر برسد شدت جريان القايي متوسط در سيم پيچ فوق چند آمپر است
   

1. سيملوله اي با ضريب خود القاييH 01/0 ومقاومت 2 اهم مفروض است.دوسرسيملوله را به يك باتري 12ولتي وصل مي كنيم انرژي ذخيره شده در سيملوله را حساب كنيد.
   

1. سيملوله اي بدون هسته با سطح مقطع 10 سانتيمتر مربع وطول 50 سانتيمتر داريم. اگر تعدادحلقه هاي اين سيملوله برابر 2000 باشد و جريان متغيزي به صورت 3 – t 4= I از آن بگذرد.
   

الف – نيروي محركه القايي در سيملوله را حساب كنيد(1=K )
ب- اگر جريان ثابت 2 آمپر از آن بگذرد انرژي ذخيره شده در سيملوله را حساب كنيد.

1. در يك مدار التريكي ms 75 تا پس از قطع كليد جريان در از 3/0 آمپربه صفر برسد اگر نيروي محركه ي متوسط القا شده در مدار 2 ولت شود. ضريب خود القايي مدار را حساب كنيد.
   

1. شدت جريان بيشينه در يك مدار شامل جريان متناوب رابر 2 آمپر ودوره آن ثانيه است شكل ساده ي معادله شدت جريان- زمان را براي آن بنويسيد.
   [*]نيروي محركه القايي در يك مولد جريان متناوب در لحظه ي t برابر است با
   

έ =10[SUP]-2[/SUP]sin 25πt ​

الف- دوره تناوب را تعيين كنيد.
ب- لحظه اي را حساب كنيد كه براي اولين بار نيروي محركه به 5*10[SUP]-3[/SUP]ولت ميرسد.

1. از سيملوله اي با ضريب خود القايي H 3/0 جريان متغيري مي گذرد كه با زمان به صورت 2/0 + t 5= I تغييرميكند.بزرگي نيروي محركه ي القا شده را محاسبه كنيد.
   

1. سطح هر يك از حلقه هاي يك سيملوله cm[SUP]2[/SUP] 50 طول آن cm 56/12 است وشدت جريان در آن طبق رابطه ي5-t 2 = I مي باشد. در صورتي كه نيروي محركه ي متوسط خود القايي در سيملوله 1/0 ولت باشد.
   

الف- ضريب خود القايي سيملوله را حساب كنيد.
ب – تعداد حلقه هاي سيملوله را حساب كنيد.

1. پيچهاي به مساحت cm[SUP]2[/SUP] وتعداد 100 دور سيم حول محوري عمود بر خطوط ميدان يكنواخت 03/0 تسلا باسر عت 2400 دور در دقيقه به طور يكنواخت مي چرخد.
   

الف- مكزيمم نيروي محركه القايي در پيچه را حساب كنيد.
ب- معدله نيروي محركه القايي را با فرض اينكه درلحظه ضفر نيروي محركه القايي صفر باشد بنويسيد.

1. جريان متناوبي كه بيشينه آن 5 آمپر است ودره آن 01/0ثانيه از يك رساناي 4 اهمي مي گذرد.
   

الف – معادله شدت جريان در رسانا را در لحظه t بنويسيد.
ب – در لحظه s 100/1 شدت جريان چند آمپر است؟
ج – معادله نيروي محركه القايي را بنويسيد.

1. ازسيملوله اي كه ضريب خودالقايي آن20ميلي هانري است جريان متناوبي كه معادله آن دردستگاهSI بصورتI=5sin100πt است مي گذرد بيشترين انرژي ذخيره شده در اين سيملوله را حساب كنيدو معادله نيروي محركه خود القايي را در اين سيملوله بدست آوريد
   

1. از يك سيملوله به ضريب خود القايي 10 ميلي هانري جريان 10 آمپر مي گذرد اگر در مدت 1/0 ثانيه جريان آن به صفر برسد متوسط نيروي محركه خود القايي در سيملوله را حساب كنيد.
   

[/TD]
[/TR]