حلول أسئلة اتقان حل المسائل

اتقان حل المسائل:

1-1 المغانط: الدائمة والمؤقتة:

58. ماذا يحدث للمغناطيس المعلق بالخيط عند تقريب المغناطيس الموضح في الشكل25-1 منه؟

يتحرك نحو اليسار أو يبدأ في الدوران، الأقطاب المتشابهة تتنافر.

59. ماذا يحدث للمغناطيس المعلق بالخيط عند تقريب المغناطيس الموضح في الشكل 26-1 منه؟

يتحرك إلى اليمين، الأقطاب المختلفة تتجاذب.

60. ارجع إلى الشكل 27-1 للإجابة عن الأسئلة التالية:

a- أين يقع القطبان؟

2 و4 من التعريف.

b- أين يقع القطب الشمالي؟

2 من التعريف واتجاه المجال.

c- أين يقع القطب الجنوبي؟

4 من التعريف واتجاه المجال.

61. يمثل الشكل 28-1 استجابة البوصلة في موقعين مختلفين بالقرب من مغناطيس، أين يقع القطب الجنوبي للمغناطيس؟

على الطرف الأيسر لأن الأقطاب المختلفة تتجاذب.

62. سلك طوله 1.5 m يحمل تيار مقداره 10 A، وضع عمودياً في مجال مغناطيسي منتظم، فكانت القوة المؤثرة فيه 0.6 N ما مقدار المجال المغناطيسي المؤثر؟

0.040 T

63. يسري تيار اصطلاحي في سلك، كما هو موضح في الشكل 29 -1 ارسم قطعة السلك في دفترك، ثم ارسم خطوط المجال المغناطيسي الناشئ عن مرور التيار في السلك.

64. إذا كان التيار الاصطلاحي في الشكل 30-1 خارجاً من مستوى الورقة ارسم الشكل في دفترك، ثم ارسم المجال المغناطيسي الناشئ عن مرور التيار في السلك.

65. يبين الشكل 31-1 طرف مغناطيس كهربائي يسري خلاله تيار كهربائي.

a. ما اتجاه المجال المغناطيسي داخل الحلقات؟

إلى أسفل (داخل الصفحة).

b. ما اتجاه المجال المغناطيسي خارج الحلقات؟

إلى أعلى (داخل الصفحة).

66. المغانط الخزفية. قيست قوى التنافر بين مغناطيسين خزفيين، ووجد أنها تعتمد على المسافة، كما هو موضح في الجدول 1-1

a. مثل بيانياً القوة كدالة مع المسافة.

b. هل تخضع هذه القوة لقانون التربيع العكسي؟

لا.

1-2 القوى الناتجة عن المجالات المغناطيسية:

67. يستخدم المخطط الموضح في الشكل 3-1 لتحويل الجلفانومتر إلى نوع من الأجهزة، ما نوع هذا الجهاز؟

أميتر، يمر معظم التيار خلال المقاومة وبذلك يسمح بقياس تيارات كبيرة.

68. ماذا تسمى المقاومة في الشكل 32 - 1؟

مجزئ التيار، ووفق التعريف يعد مجزئ التيار صيغة أخرى لتوصيل التوازي.

69.يستخدم المخطط الموضح في الشكل 33-1 لتحويل الجلفانومتر إلى نوع من الأجهزة، ما نوع هذا الجهاز؟

فولتمتر، تقلل المقاومة المضافة التيار إلى أي جهد معطى.

70. ماذا تسمى المقاومة في الشكل 33-1؟

المضاعف، وفق التعريف تضاعف مقدار الجهد المقيس.

71. سلك طوله 0.5 m يسري فيه تيار مقداره 8 A وضع عمودياً على مجال مغناطيسي منتظم، فكانت القوة المؤثرة فيه 0.4 N ما مقدار المجال المغناطيسي المؤثر؟

F = BIL

$B = \frac{\mathrm{F}}{\mathrm{IL}}$

= 0.1 T

72. يسري تيار مقداره 5 A في سلك طوله 0.8 m، وضع عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 0.6 T ما مقدار القوة المؤثرة فيه؟

F = ILB = 2.4 N

73. يسري تيار مقداره 6 A في سلك طوله 25 cm فإذا كان السلك موضوعاً في مجال مغناطيسي منتظم مقداره 0.3 T عمودياً عليه فما مقدار القوة المؤثرة فيه؟

F = ILB = 0.45 N

74. يسري تيار مقداره 4.5 A في سلك طوله 35 cm فإذا كان السلك موضوعاً في مجال مغناطيسي مقداره 0.53 T وموازياً له فما مقدار القوة المؤثرة فيه؟

إذا كان السلك موازياً للمجال فلا يوجد أي تأثير ولذلك لا توجد قوة مؤثرة.

75. سلك طوله 625 m متعامد مع مجال مغناطيسي مقداره 1.4 T، تأثر بقوة مقدارها 1.8 N ما مقدار التيار المار فيه؟

F = BIL

$I = \frac{\mathbf{F}}{\mathbf{BL}}$

= 3 kA

76. يؤثر المجال المغناطيسي الأرضي بقوة مقدارها 0.12 N في سلك عمودي عليه طوله 0.8 m ما مقدار التيار المار في السلك؟ استعمل المقدار 5x10^-5T للمجال المغناطيسي للأرض.

$I = \frac{\mathbf{F}}{\mathbf{BL}}$

77. إذا كانت القوة التي يؤثر بها مجال مغناطيسي مقداره 0.80 T على سلك يسري فيه تيار 7.5 A متعامد معه تساوي 3.6 N فما طول السلك؟

F = BIL

$L=\frac{F}{BI}$

= 0.60 m

78. سلك لنقل القدرة الكهربائية يسري فيه تيار مقداره 225 A من الشرق إلى الغرب، وهو موازٍ لسطح الأرض:

a. ما القوة التي يؤثر بها المجال المغناطيسي الأرضي في كل متر منه؟ استعمل: $T$ ^5-10 × 5.0 = _ارضB

F = BIL

$\frac{F}{L}=IB=0.011 \frac{N}{m}$

b. ما اتجاه هذه القوة؟

ستكون القوة إلى أسفل.

c. ترى، هل تعد هذه القوة مهمة في تصميم البرج الحامل للسلك؟ وضح إجابتك.

لا، تكون القوة أقل كثيراً من وزن الأسلاك.

79. الجلفانومتر. ينحرف مؤشر الجلفانومتر إلى أقصى تدريج عندما يمر فيه تيار مقداره 50μA:

a. ما مقدار المقاومة الكلية للجلفانومتر ليصبح أقصى تدريج له 10 V عند انحرافه بالكامل؟

V = IR

$\mathbf{R}=\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{I}}$

= 2×10² kΩ

b. إذا كانت مقاومة الجلفانومتر 1kΩ فما مقدار المقاومة الموصولة على التوالي (المضاعف)؟

R = 99 kΩ

80. استخدم الجلفانومتر في المسألة السابقة لصنع أميتر أقصى تدريج له يساوي 10 mA، فما مقدار:

a. فرق الجهد خلال الجلفانومتر إذا مر فيه تيار50μA علما بان مقاومة الجلفانومتر تساوي 1.0kΩ؟

V = IR = 0.05 V

b. المقاومة المكافئة للأميتر الناتج إذا كان التيار الذي يقيسه 10 mA؟

V = IR

$\mathbf{R}=\frac{\mathbf{V}}{\mathbf{I}}$

= 5 Ω

c. المقاومة الموصولة بالجلفانومتر على التوازي للحصول على المقاومة المكافئة الناتجة في الفرع b؟

$$\begin{gathered} \frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2} \\ \frac{\mathbf{1}}{{\mathbf{R}}_{\mathbf{1}}}=\frac{1}{R}-\frac{1}{R_2} \\ R1 = 5 \Omega \end{gathered}$$

81. تتحرك حزمة إلكترونات عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 6.0x10^-2T، وبسرعة 2.5x10⁶m/s ما مقدار القوة المؤثرة في كل إلكترون؟

F = Bqv = 2.4 × 10^-14 N

82. الجسيم الأولي. تحرك ميون (جسيم له شحنة مماثلة لشحنة الإلكترون) بسرعه 4.21x10⁷m/s عمودياً على مجال مغناطيسي، فتأثر بقوة 5x10^-12N ما مقدار:

a. المجال المغناطيسي؟

F = Bqv

$B =\frac{\mathbf{F}}{\mathbf{qv}}$

= 0.742 T

b. التسارع الذي يكتسبه الجسيم إذا كانت كتلته 1.88x10^-28kg؟

F = ma

$a=\frac{F}{m}$

2.66 × 10¹⁶ $\frac{m}{s^2}$

83. إذا كانت القوة المؤثرة في جسيم أحادي التأين 4.1x10^-13N عندما تحرك عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 0.61 T فما مقدار سرعة هذا الجسيم؟

F = qvB

$V = \frac{F}{Bq}$

4.2 × 10⁶ $\frac{m}{s}$

84. يسري تيار كهربائي في حلقة سلكية مغمورة في مجال مغناطيسي منتظم قوي داخل غرفة، افترض أنك أدرت الحلقة حيث لم يعد هناك أي ميل للدوران نتيجة المجال المغناطيسي، فما اتجاه المجال المغناطيسي بالنسبة لمستوى الحلقة؟

المجال المغناطيسي عمودي على مستوى الحلقة. تستخدم قاعدة اليد اليمنى لتحديد اتجاه المجال الناتج من الحلقة، ويكون المحال المغناطيسي داخل الغرفة في اتجاه مجال الحلقة نفسه.

85. أثرت قوة 5.78x10^-16N في جسيم مجهول الشحنة، ومتحرك بسرعة 5.65x10⁴m/s عمودياً على مجال مغناطيسي مقداره 3.2x10^-2T ما عدد الشحنات الأساسية التي يحملها الجسيم؟

شحنتان.