نمونه سوال مغناطیس مورد استفاده دانش آموزان سال سوم

نمونه سوال مغناطیس مورد استفاده دانش آموزان سال سوم

1-آیا نیروی مغناطیسی وجود دارد؟

بله  اگر اهنربایی را در دست بگیریم و به اجسام آهنی نزدیک کنیم احساس میکنیم که دست ما به طرف جسم کشیده میشود این امر وجود نیروی مغناطیسی را نشان میدهد

2-آزمایشی طراحی کنید که وجود نیروی مغناطیسی را ثابت کند؟

دو آهنربا را در دو دست خود نگه میداریم و آنها را به هم نزدیک میکنیم  اگر دو قطب همنام به هم نزدیک شوند احساس میکنیم که نیرویی دستهای ما را از هم دور میکند و بالعکس .

آزمایش دوم نزدیک کردن سنجاقها به آهنربا که باعث ربایش سنجاقها توسط آهنربا میشود.

3-آیا تک قطبی مغناطیسی وجود دارد؟

خیر-هر اهنربایی را اگر به اندازه یک مولکول کوچک کنیم (خرد کنیم) باز هم دارای دو قطب میباشد یعنی تک قطبی مغناطیسی وجود ندارد هرچند که طبق یک نظریه در زمانهای خیلی دور  زمانی که حرارت جهان بسیار زیاد بوده تک قطبی هم وجود داشته است اما امروزه از بین رفته اند.

4-اهن ربا از چه ساخته شده است؟

آهنربا از ماده ای بنام کانی مگنتیت fe₃o₄  که آهن را میرباید ساخته شده است

5-آهنربا چیست؟

آهنربا یک ماده مغناطیسی است که با نزدیک شدن به قطعاتی از اهن و کبالت  آنها را به سمت خود می کشاند.

6-آهنرباها چند گونه هستند؟

اهنرباها به شکلهای مختلفی ساخته میشوند که میتوان به متداولترین انواع آنها  یعنی میله ای   نعلی شکل  تیغه ای و حلقه ای اشاره کرد

7-ویژگی اهنرباها چیست؟

همه اهنرباها آهن را به خود جذب میکنند و دارای دو قطب n وs هستند.

8-قطبهای آهنربا را چگونه نامگذاری میکنند؟

اگر آهنربا را روی یک قطعه چوب پنبه روی آب ساکن قرار دهیم میچرخد و در جهت تقریبی شمال و جنوب قرار میگیرد در اینجا سر آهنربا که به سمت شمال قرار گرفته را N مینامندو سری که به سمت جنوب قرار گرفته را س مینامند

NORTH POLE       قطب شمال  و  SOUTH POLE      قطب جنوب میباشد

9-قطب نما چیست؟

قطب نما وسیله ای است که دریانوردان برای شناسایی مسیر از آن استفاده میکنند .این وسیله از یک آهنربای بسیار نازک که روی پایه ای سوار است و براحتی میچرخد ساخته شده است. قطبهای این اهنربا نامگذاری شده و با چرخش آهنربا براحتی میتوان مسیر شمال- جنوب را تشخیص داد.

10-چرا اهنربایی که از نخ اویخته میشود در جهت تقریبی شمال – جنوب قرار میگیرد؟

در مرکز زمین توده های عظیمی از مواد مذاب وجود دارند که دارای دمای بسیار زیادی هستند این دمای بالا مولکولهای درون زمین رایونیزه میکند و  یا به عبارتی همانند هوای بالای شعله تبدیل به پلاسما میکند این ذرات یونیزه شده در اثر حرکت چرخشی و انتقالی زمین به دور خود و خورشید در جهت معینی میچرخند و حالت مغناطیسی به زمین میدهن این آهنربای عظیم هسته زمین دارای دو قطب وارونه است یعنی قطب N  ان در جنوب  و S  آن در شمال زمین قرار دارد در نتیجه بر اثر نیروی جاذبه بین قطبهای ناهمنام آهنربایی که از نخ اویزان شده در مسیر تقریبی شمال جنوب آرام میگیرد.

11-آیا خاصیت اهنربایی در خلا هم بر قرار است؟

بله اگر دو آهنربا را در خلاء به هم نزدیک کنیم بر هم نیرو وارد میکنند که این نشانگر وجود خاصیت مغناطیسی در خلاء میباشد.

12-شفق قطبی چیست؟

۱۳-علت تشکیل شفق قطبی چیست؟

که ذرات باردار پر انرژی اغلب (-e) تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین شتاب میگیرند. این شتاب گیری در لایه های فوقانی جو انجام میشود. جایی که این ذرات با اتم های گاز برخورد میکنند و این برخورد باعث میشود که اتم ها از خود نور ساطع کنند. اما اگر کمی دقیق تر به قضیه نگاه کنیم، متوجه میشویم که یکی از عوامل اصلی در بوجود امدن شفق قطبی، پدیده ای موسوم به طوفان خورشیدی یا بادهای خورشیدی است

.14-قطب آهنربا را تعریف کنید؟

در هر آهنربا دو ناحیه وجود دارد که خاصیت اهنربایی-مغناطیسی آن از قسمتهای دیگر بیشتر است این دو ناحیه را قطب آهنربا مینامند

15-آزمایشی طراحی کنید که محل قطبهای آهنربا های مختلف را مشخص کند؟

آهنربا را روی میز قرار میدهیم و سپس روی آن کاغذی را به صورت افقی و ثابت نگه میداریم .براده های آهن یا سوزن ته گرد را به آرامی و به صورت  یکنواخت روی کاغذ می ریزیم . مکانهایی که براده ها یا سوزن بیشتری در انجا تجمع کند . قطب اهنربا خواهد بود

16-آزمایشی را طراحی کنید که اثر قطبهای آهنربا را بر همدیگر نشان دهد؟

دو اهنربا را یکبار از قطبهای همنام به هم نزدیک کرده و مشاهده میشود که نیرویی  آنها را از هم دور میکند این نیرو دافعه مغناطیسی است.یعنی قطبهای همنام بر هم نیروی دافعه وارد میکنند

همان دو آهنربا را این بار از قطبهای ناهمنام به هم نزدیک کنید مشاهده میشود که نیرویی آنها را به سمت هم میکشاند  یعنی دو قطب ناهمنام آهنربا به هم نیروی جاذبه مغناطیسی وارد میکنند

17-القای مغناطیسی چیست؟ با انجام یک آزمایش آنرا توضیح دهید؟

اگر میخهای آهنی را به آهنربا بچسبانیم میخها تبدیل به آهنربای موقت میشوند و میتوانند میخهای دیگر یا براده های آهن را به خود جذب کنند به این دلیل میگوییم آهنربای موقت زیرا با جدا شدن اولین میخ از آهنربا . میخ دیگر خاصیت مغناطیسی (آهنربایی) نخواهد داشت.

18-ویژگیهای القای مغناطیسی چیست؟

الف-با نزدیک شدن و چسبیدن آهنربا به قطعه آهن به طور موقت آهن به آهنربا تبدیل میشود.

ب-همواره قطبهای آهنربای موقت به صورتی است که قسمت نزدیک به آهنربا قطب ناهمنام با آهنربا دارد و قسمت دورتر از آهنربا قطب همنام با آهنربا خواهد داشت به شکل بالا دقت کنید:

ج-با دور شدن و یا بر داشتن آهنربای اصلی, خاصیت مغناطیسی در آهن از بین میرود

19-چگونه میتوانیم بدون استفاده از وسایل دیگر, بین دو قطعه آهن و آهنربا , قطعه آهن را مشخص کنیم؟

کافیست آنها را جداگانه و با فاصله زیاد نسبت به همدیگر  از وسط توسط نخی آویزان کنیم اگر یکی از آنها چرخید و در جهت تقریبی شمال – جنوب قرار گرفت  آن قطعه آهنربا و قطعه دیگر آهن است

20-میدان مغناطیسی چیست؟

در فضای اطراف هر آهنربا خاصیتی وجود دارد که بر اثر آن قطعات آهن جذب میشوند یا بر قطبهای آهنربای دیگر نیرو وارد میشود که به آن میدان مغناطیسی میگویند.

21-آیا میدان مغناطیسی کمیتی برداری است؟

بله-میدان مغناطیسی کمیتی برداری است یعنی هم بزرگی و اندازه دارد و هم جهت دار است و آنرا با B نشان میدهند.

22-آزمایشی طراحی کنید که جهت میدان مغناطیسی را مشخص کند ؟

یک آهنربای میله ای را روی میز چوبی قرار میدهیم. سپس عقربه مغناطیسی را در نقاط مختلف در کنار آهنزبا قرار میدهیم.هر سمتی که قطب N عقربه مغناطیسی نشان دهد .جهت میدان مغناطیسی در آن نقطه خواهد بود.

یعنی: جهت میدان مغناطیسی در هر نقطه  همجهت است با قطب N عقربه مغناطیسی در همان نقطه .

اگر خطوط میدان مغناطیسی را رسم کنید همیشه  در بیرون آهنربا جهت میدان ازقطب  N خارج شده و به قطب S وارد میشود.

23-جهت میدان مغناطیسی در هر نقطه را تعریف کنید؟

   

در هر نقطه جهت میدان مغناطیسی همجهت است با فطب N عقربه مغناطیسی واقع در همان نقطه و همواره در بیرون آهنربا از N خارج و به S وارد میشود

24-جهت میدان مغناطیسی درون آهنربا  چگونه میباشد؟

در درون اهنربا جهت بر خلاف بیرون آن از قطب S به سمت قطب N  میباشد.

25-منظور از خطوط میدان مغناطیسی چیست؟

میدان مغناطیسی را میتوان با خطوطی در اطراف آهنربا نمایش داد که به آن خطوط میدان مغناطیسی میگویند.

26-ویزگیهای خطوط میدان مغناطیسی را بنویسید؟

الف-توسط آنها میدان مغناطیسی نمایش داده میشود.

ب-تراکم خطوط نشاندهنده میدان قوی تر و پراکندگی خطوط نشان دهنده میدان ضعیف تر است.

پ-از هر نقطه از فضا فقط یک خط مغناطیسی میگذرد.

ت- راستای میدان در هر نقطه مماس بر خط میدان در آن نقطه است.

ث-جهت میدان در هر نقطه همجهت با قطب N عقربه  مغناطیسی در آن نقطه است

27-با کمک آزمایش خطوط میدان مغناطیسی را را برای آهنربا نشان دهید؟

یک اهنربا را زیر برگه کاغذ قرار میدهیم  و سپس براده های آهن را به کمک نمک پاش به صورت یکنواخت روی کاغذ می پاشیم و بعد به آرامی به کاغذ ضربه میزنیم    مشاهده میشود که براده ها در خطوط مشخصی در اطراف آهنربا قرار میگیرند این خطوط همان خطهای میدان مغناطیسی هستند.

به شکلها دقت کن                        ید:

   28-خطوط و جهت میدان را برای آهنربای نعلی شکل- میله ای  و کروی رسم کنید.

   

 29-خطوط میدان را برای دو قطب همنام که جداگانه  در نزدیکی هم قرار  گرفته اند رسم کنید:

                

30-خطوط میدان را برای دو قطب نا همنام که در نزدیکی هم قرار گرفته اند رسم کنید؟

31- چرا براده های آهن در راستای خطوط میدان مغناطیسی می ایستند؟

هنگامی که براده های آهن در میدان مغناطیسی آهنربا قرار میگیرند طبق القای مغناطیسی هر کدام تبدیل به اهنرباهای کوچکی میشوند که همانند عقربه های مغناطیسی دارای دو قطب N  و S   خواهند بود  پس  همانند عقربه ها ی مغناطیسی در هر نقطه میتوانند جهت خطوط میدان مغناطیسی را نشان دهند و باید بر خطوط در هر نقطه مماس باشند پس این براده های خیلی کوچک به هم متصل شده و راستای خطوط میدان مغناطیسی را مشخص میکنند.

32-میدان مغناطیسی یکنواخت چیست؟

اگر خطوط میدان مغناطیسی در ناحیه ای از فضا به صورت خطهای راست و موازی با فاصله های برابر باشند و جهتو بزرگی میدان در تمامی نقاط آن یکسان باشد میگوییم میدان مغناطیسی یکنواخت در این ناحیه وجود دارد.   مانند فضای بین دو قطب ناهمنام دو آهنربا که در کنار هم قرار داده شده اند  به شکل دقت کنید:

33-اگر یک بار الکتریکی ساکن را در میدان مغناطیسی قرار بدهیم چه روی میدهد؟

چون بار ساکن است نیرویی نیز بر آن وارد نمیشود و بار در جای خود بدون حرکت باقی میماند

F=qvB. SINα                       , V=0 , F =0

34-اگر یک ذره بار دار را در راستای خطوط میدان مغناطیسی با سرعت وارد میدان مغناطیسی کنیم چه روی میدهد؟

چون ذره در راستای میدان حرکت میکن یهنی جهت حرکت ذره با جهت میدان زاویه صفر یا 180 میسازد پی نیرویی هم بر ذره وارد نمیشود و ذره با همان سرعت بدون تغییر جهت یا سرعت به مسیر خود ادامه میدهد

35-نیروی وارد بر یک ذره متحرک در میدان مغناطیسی از چه فرمولی محاسبه میشود؟

از فرمول   F=qvB sin α که در آن F  نیروی الکترو مغناطیسی وارد بر ذره بر حسب  نیو تون است .

 بار الکتریکی بر حسب کولن را با q  نشان میدهیم .- سرعت ذره همان v بر حسب متر بر ثانیه است و B  اندازه میدان مغناطیسی برحسب تسلا میباشد و α  نیز زاویه میان سرعت و جهت میدان مغناطیسی است

   

36- اگر سیم حامل جریانی را در میدان مغناطیسی و در راستای میدان وارد کنیم آیا سیم منحرف میشود؟

خیر –   نیرویی بر آن وارد نمیشود  زیرا همانند سوال 34 ذرات باردار  درون سیم در راستای خطوط میدان حرکت میکنند یعنی زاویه بین حرکت  ذرات باردار (یا همان جریان الکتریکی در سیم) یا صفر و یا  180  درجه میباشد در نتیجه :

   F=0 خواهد شد.

37-چرا بر یک سیم حامل جریان که درون میدان مغناطیسی قرار دارد نیروی الکترو مغناطیسی اعمال میشود اما بر سیم فاقد جریان نیرو اعمال نمیشود؟

 زیرا سیم حامل جریان دارای ذرات  بار داری است که در یک جهت حرکت میکنند و بر هر  ذره همانطور که قبلا گفتیم طبق  F=qvB sin α نیرو ی الکترو  مغناطیسی وارد میشود . 

    اما سیمی که جریان ندارد یعنی تعدات ذراتی که به دو سمت سیم حرکت میکنند با هم برابر است یا بهتر بگوییم بار خالص گذرنده از هر قسمت سیم صفر است در نتیجه براین نیروهای وارد بر این سیم نیز صفر خواهد شد.     یا به عبارتی نیروهای وارد بر ذراتی که در جهتهای مخالف هم حرکت میکنند  همدیگر را خنثی کرده و بر سیم به صورت کلی نیرویی وارد نمیشود.

38- سیم حامل جریان را چگونه در میدان مغناطیسی قرار بدهیم تا بر آن نیرو وارد شود؟

سیم باید به گونه ای در میدان قرار بگیرد تا خطوط میدان را حتما قطع کند.

39-عوامل موثر بر نیروی وارد بر سیم حامل جریان را در میدان مغناطیسی نام ببرید؟

الف-جریانی که از سیم میگذرد-هر قدر جریان بیشتر باشد نیرو بیشتر میشود.

ب-طولی از سیم که در میدان مغناطیسی قرار گرفته است- هر چه طول بیشتر باشد نیرو هم بیشتر میشود.

پ-میدان مغناطیسی-هر اندازه بزرگی میدان بیشتر باشد نیرو هم بیشتر میشود.

ت-سینوس زاویه میان جریان و میدان مغناطیسی – هر قدر زاویه به 90 نزدیک شود نیرو قویتر و هر قدر زاویه به صفر یا 180 درجه نزدیک شود نیرو کمتر و ضعیف تر میشود.                                                                   F = ILBsinα

40-عوامل موثر بر نیروی وارد بر ذره بار دار متحرک را در میدان مغناطیسی نام ببرید؟

الف-بار ذره-هرقدر بار ذره بیشتر باشد نیرو بیشتر میشود

ب- سرعت ذره –نیروی وارد بر ذرات باردار سریعتر بیشتر از نیروی وارد بر ذرات باردار کند میباشد

پ-میدان مغناطیسی – با افزایش میدان مقدار نیرو بیشتر میشود

ت-سینوس زاویه میان سرعت و میدان هرقدر به صفر نزدیک شود میدان ضعیفتر شده و به صفر نزدیک میشود.                           F=qvB sinα

41-ویژگی جهت  نیروی الکترو مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان(یا ذره باردار متحرک) در میدان مغناطیسی چیست؟

الف-این نیرو بر راستای جریان سیم( یا راستای حرکت ذره باردار) و راستای میدان مغناطیسی  همواره عمود است.

ب-جهت این نیرو با استفاده از قاعده دست راست تعیین میشود.-(( دست راست را باز کرده و چهار انگشت مستقیم را در جهت جریان ( یا در جهت سرعت ذره باردار) قرار میدهیم به طوری که اگر آنگشتها را به آرامی ببندیم در جهت میدان مغناطیسی قرار بگیرند در این حالت انگشت شست جهت نیرو را نشان میدهد.)).

مانند شکل:

                                    

42-یکای میدان مغناطیسی چیست؟ آنرا تعریف کنید؟

یکای میدان مغناطیسی تسلا نام دارد که آنرا با T نشان میدهند.بر طبق تعریف اگر سیمی به طول یک متر را که جریان یک آمپری از آن میگذر در میدان مغناطیسی به صورت عمود بر میدان قراربدهند و نیروی یک نیوتنی بر آن وارد شود . بزرگی این میدان حتما یک تسلا خواهد بود.

1T=1 N /(1A×1M)                                          یک تسلا برابر یک نیوتون بر آمپر متر میباشد.

43-گاوس چیست؟

یک واحد اندازه گیری میدان مغناطیسی است که از تسلا کوچکتر میباشد زیرا تسلا واحد بزرگی است و بسادگی ایجاد نمیشود.

گاوس را با علامت G نشان میدهند

1G = 10^-4 T

44-آزمایشی طراحی کنید که نیروی وارد بر سیم حامل جریان را در یک میدان مغناطیسی اندازه گیری کند؟

توسط دو نیروسنج سیمی افقی را در هوا معلق نگه میداریم به صورتی که میدان مغناطیسی وارد بر سیم بر ان عمود باشد قبل از اعمال جریان عدد نیرو سنج را یادداشت میکنیمF₁      سپس جریان را وصل کرده و عدد نیرو سنج را یادداشت میکنیم F₂       تفاضل این دو عدد شان دهنده نصف نیروی الکترو مغناطیسی وارد بر سیم است زیرا دو نیرو سنج داریم و که هر کدام نیمی از این نیرو را نشان میدهند پس کافیست تفاضل دو عدد را در 2 ضرب کنیم یعنی:

(F₁  -  F₂  )×2  = نیروی الکترو مغناطیسی وارد بر سیم

45- گالوانومتر چیست؟

گالوانومتر همانند امپر سنج جریان الکتریکی را اندازه میگیرد اما با این تفاوت که جریانهایی که توسط گالوانومتر اندازه گیری میشوند بسیار کوچک و کم میباشد

46-گالوانومتر عقربه ای چگونه کار میکند؟

هر گالوانومتر دارای یک قاب است( سیمی حامل جریان که به صورت یک حلقه در امده است و دورآان سیم پیچیده اند ) این قاب در یک میدان مغنایسی دائم و قوی قرار دارد اگر جریان از قاب بگذرد از طرف میدان دو نیروی برابر و مختلف الجهت  به دو سمت قاب وارد میشود و قاب روی محورش میچرخد و عقربه متصل به قاب را منحرف میکند  هر قدر جریان قویتر باشد انحراف عقربه نیز بیشتر خواهد بود با قطع جریان فنر ظریفی که در پشت پیچه قرار دارد قاب و عقربه را به حالت اولیه بر میگرداند.

47- موتور الکتریکی چگونه کار میکند؟

یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.
ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.
اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

.48-قاعده دست راست فارادی را بیان کنید؟

بر طبق این قاعده برای بارهای مثبتی که وارد میدان مغناطیسی میشوند بیان میکند که  اگر چهار انگشت دست راست را به صورت راست شده در جهت حرکت بار مثبت (که همان جهت سرعت و یا جریان  است ) قرار بدهیم به طوری که با بستن دست . انگشتها در جهت میدان مغناطیسی قرار بگیرند. انگشت شست جهت نیروی الکترو مغناطیسی وارد بر ذره را نشان خواهد داد به شکل دقت کنید :

49-آزمایشی طراحی کنید که وجود میدان مغناطیسی را در اطراف یک سیم حامل جریان ثابت کند؟

یک سیم مسی را از وسط یک مقوای ضخیم عبور داده و آنرا به مولد متصل میکنیم .  به شکلی سیم و مقوا را قرار میدهیم که مقوا به صورت افقی قرار بگیرد سپس یک عقربه مغناطیسی را در کنار سیم روی مقوا قرار میدهیم با زدن کلید و بر قراری جریان در سیم مشاهده میشود که عقربه منحرف میشود و این دلیلی بر وجود میدان مغناطیسی در اطراف یک سیم حامل جریان است.

50- چگونه جهت میدان مغناطیسی را در اطراف یک سیم حامل جریان نشان بدهیم؟

با استفاده از دست راست ....... انگشت شست را در جهت جریان قرار داده و چهار انگشت را به دور سیم حلقه میکنیم. که در هر نقطه انگشتها جهت میدان را نشان میدهند.

 

   51-ویژگیهای میدان مغناطیسی حاصل از سیم حامل جریان را بنویسید؟

الف-این میدان به صورت حلقه های متحد المرکزی به دور سیم و عمود بر سیم ایجاد میشوند

ب-در نزدیکی سیم حلقه ها به نزدیکتر ( متراکمتر) و در فواصل دور از سیم حلقه ها بزرگتر و پراکنده تر هستند ( پراکندگی نشانه میدان ضعیف و تراکم نشانه میدان قویتر میباشد

پ-با افزایش جریان میدان افزایش میابد

ت- جهت این میدان با قاعده دست راست مشخص میشود

ث- بزرگی این میدان از  فرمول زیر بدست می آید              

               B = μ₀ I/2Πr

52-تراوایی مغناطیسی چیست؟

ثابت μ₀  را تراوایی مغناطیسی در خلا مینامند که مقدار ان برابر است با= 4π×10^-7                  μ₀   و واحد اندازه گیری ان ( تسلا متر بر امپر میباشد ) TM/A

53-با رسم شکل خطوط میدن مغناطیسی یک پیچه را ترسیم کنید؟

     

54- چگونه جهت میدان مغناطیسی را در یک پیچه یا حلقه تعیین کنیم؟

با استفاده از دست راست    انگشت شست را در جهت جریان حلقه یا پیچه قرار میدهیم و با چهار انگشت حلقه را در دست میگیریم .انگشتها جهت میدان را نشان میدهند

55- میدان مغناطیسی درون پیچه چه ویژگیهایی دارد؟

الف-میدان درون پیچه قوی تر از بیرون پیچه است

ب- خطوط آن در درون پیچه هر چه به مرکز پیچه نزدیکتر شود از انحنای ان کاسته میشود و در وسط پیچه به صورت خط راست در می آید.

56-میدان مغناطیسی در مرکز پیچه به چه عواملی وابسته است؟

الف-جریان پیچه- هرچه جریان بیشتر باشد میدان در مرکز پیچه نیز قویتر خواهد بود

ب- تعداد دورهای پیچه- با افزایش تعداد دورهای پیچه میدان قویتر میشود

پ-شعاع پیچه – هر قدر شعاع کمتر باشد میدان قویتر میشود

 رابطه محاسبه میدان مغناطیسی در مرکز پیچه:                      B= μ₀NI/2R

57-چگونه جهت میدان مغناطیسی را در سیم لوله تعیین کنیم؟

با استفاده از دست راست انگشت شست را در جهت جریان قرار داده و سپس چهار انگشت  را درون سیملوله میکنیم          تقریبا مشابه پیچه

58- سیملوله چیست؟

سیم لوله از چند دور سیم تشکیل شده و شبیه فنر است. اگر جریان الکتریکی از سیم لوله عبور کند در اطراف سیم لوله خاصیت مغناطیسی ایجاد میشود

59- با رسم شکل خطوط میدان مغناطیسی را در اطراف یک سیملوله نشان دهید؟

60-میدان مغناطیسی سیملوله به چه عواملی وابسته است؟

الف جریان عبوری از سیملوله/- با افزایش جریان میدان قوی میشود  I

ب-تعداد دورهای سیملوله در واحد طول n با افزایش این فاکتور میدان قویتر میشود

61-میدان در داخل سیملوله چگونه است؟

میدان در داخل سیملوله  به صورت خطوط موازی با فاصله های برابر رسم میشود که نشان دهنده میدان مغناطیسی یکنواخت در داخل سیم لوله میباشد

62- آیا سیملوله حامل جریان  را میتوان  همانند اهنربای میله ای فرض کرد؟

بله  - زیرا همانطور  که خطوط میدان مغناطیسی یک سیملوله نشان میدهد .همانند خطوط میدان مغناطیسی اهنربا میباشد یعنی میتوان دو قطب N(انتهایی از سیملوله که خطوط از ان خارج میشود) و S  ( انتهایی از سیموله که خطوط به ان وارد میشود)  را در نظر گرفت

63- چگونه آهنربای الکتریکی بسازیم؟

اگر درون سیملوله یک میله اهنی قرار بدهیم با عبور جریان از سیملوله   خاصیت مغناطیسی در اهن القا میشود و هسته اهنی یا همان میله آهنی به صورت موقت  تبدیل به آهنربا میشود.

                    

64- آیا با قرار دادن هسته اهنی در سیملوله میتوانیم اهنربای دائمی بسازیم؟

خیر -  هسته سیملوله هنگامی به اهنربا تبدیل میشود که از سیملوله جریان بگذرد . اگر جریان قطع شود هسته اهنی نیز خاصیت اهنربایی خود را از دست میدهد

65-وجود هسته اهنی چه تاثیری بر میدان سیملوله دارد؟

 وجود هسته اهنی باعث تقویت و قویتر شدن میدان سیملوله میشود. سیملوله بدون هسته اهنی دارای میدان مغناطیسی ضعیفی است که عملا کاربردی ندارد.

66-به چند روش میتوانیم میدان مغناطیسی یک سیملوله را افزایش بدهیم؟

 الف با قرار دادن هسته اهنی درون سیملوله

ب- با افزایش جریان

پ-با افزایش تعداد دورهای سیملوله در واحد طول

67-دو سیم موازی و مستقیم را که حامل جریان هستند در کنار هم قرار میدهیم ایا بر این دو سیم نیروی مغناطیسی وارد میشود؟

بله – زیرا هرسیم در میدان مغناطیسی حاصل از سیم دیگر قرار میگیرد و طبق فرمول  F=ILB.SINα  بر ان از طرف سیم دیگر  نیرو وارد میشود

68- اگر مطابق شکل به صورت متنافر (در فضا جدا از هم و عمود بر هم) دو سیم قرار بگیرند ایا بر انها نیرو وارد میشود؟

خیر- در صوری که سیمها متنافر باشند چون هر کدام از سیمها در راستای میدان نغناطیسی سیم دیگر قرار میگیرد در نتیجه طبق فرمول     F=ILB.SINα   زاویه میان جریان و میدان صفر بوده و نیرو نیز  صفر خواهد شد

69- با رسم شکل جهت نیروهای وارد بر دو سیم موازی با جریانهای همجهت را نشان دهید؟

 اگر دو سیم موازی و دارای جریانهای همجهت باشند به سمت همدیگر کشیده میشوند با استفاده از قاعده دست راست جهت میدان و سپس جهت نیرو را مشخص میکنیم

70-ثابت کنید که نیروی وارد بر هر دو سیم موازی با هم برابر است. اگر طول سیمها با هم برابر باشد؟

I₂L₂B₁ = I₁ L₁ B₂                            F₁=F₂

I₂L₂ μ₀ I₁/2Πr = I₁ L₁ μ₀ I₂/2Πr

I₂L₂ I₁= I₁ L₁ I₂

L₂ = L₁       

       I₂ I₁= I₁  I₂  

               و این مطلب اثبات میشود.

71_-    با رسم شکل جهت نیروی وارد بر دو سیم موازی با جریان های مخالف را نشان دهید ؟

نکته: اگر دو سیم موازی و مستقیم جریانهای هم جهت داشته باشند نیروی وارد بر هر کدام ربایشی      

  و اگر جریانهای مخالف هم داشته باشند نیروی وارد بر هر کدام رانشی خواهد بود

72- از دو سیم بلند و موازی که به فاصله d از یکدیگر قرا ر دارند جریانی به شدت  I  میگذرد جهت جریان در هر دو سیم یکسان است نیرویی که بر هر یک متر از این سیم وارد میشود چقدر است؟

F_1,2 =  F_2,1         = I₁I₂Lμ₀ /2πd

                                                                     F = I₁I₂μ₀ /2πd = I₁I₂× 2×10^-7

I₁=I₂ 

F= 2×10^-7×I²

73-تعریف عملیاتی یکای شدت جریان (آمپر ) را بنویسید؟

هر گاه از دو سیم نازک و مستقیم که به فاصله یک متر از هم قرار دارند جریانهای مساوی عبور کند به گونه ای که ر هر یکمتر از سیم نیرویی برابر

2× 10^-7     نیوتنی وارد شود جریانی که از هر سیم میگذرد برابر یک امپر است.

74-دو قطبی مغناطیسی چیست؟

با توجه به سوال 3 : اگر آهنربا را انقدر خرد کنیم که به حد اتم یا مولکول برسد باز هم دارای دو قطب Nو S   خواهد بود .این اهنرباهای کوچک را دو قطبی مغناطیسی مینامند

75-محور مغناطیسی چیست؟

خطی که دو قطب یک دو قطبی مغناطیسی را به هم متصل میکند . محور مغناطیسی نامیده میشود.

76- مواد مغناطیسی چیستند؟

موادی که اتمها یا مولکولهای سازنده ان خاصیت مغناطیسی داشته باشد را مواد مغناطیسی مینامند

77- انواع مواد  مغناطیسی را نام ببرید؟

دو نوع ماده مغناطیسی وجود دارد

الف_  پارا مغناطیس  PARAMAGNETISM

ب-فرومغناطیس    FERROMAGNETISM

 78-مواد پارا مغناطیسی را تعریف کنید؟

در مواد پارا مغناطیس دوقطبی ها دارای سمتگیریهای مشخص و منظمی نیستند و در جهتهای کاتورهای قرار دارن. در نتیجه در حالت عادی خاصیت مغناطیسی ندارند

79-اگر مواد پارا مغناطیس در یک میدان مغناطیسی قرار بگیرند چه رخ میدهد؟

از طرف میدان مغناطیسی بر دوقطبیهای ان نیرو وارد میشود و انها را در جهت مشخص میدان خارجی منظم میکند که در این حالت ماده پارامغناطیس به صورت موقت اهنربا میشود

80-چند ماده پارامغناطیس نام ببرید؟

منگنز-پلاتین-الومینیوم-فلزهای قلیایی و قلیایی خاکی – اکسیژن-اکسید ازت

81-اگر میدان مغناطیسی خارجی را برای یک ماده پارا مغناطیس افزایش دهیم چه روی میدهد؟

هرچه میدان قویتر باشد تعداد بیشتری از دو قطبی ها با میدان هم جهت میشوند در نتیجه خاصیت مغناطیسی ماده بیشتر میشود

82- با شکل تفاوت میان مواد فرومغناطیس و پارا مغناطیس را نشان دهید؟

83-مواد فرومغناطیس را تعریف کنید؟

این مواد به بخشهایی تقسیم بندی میشوندکه در این بخشها دو قطبیهای مغناطیسی همجهت میباشند.اما جهت گیری دوقطبیهای هربخش با بخش مجاور متفاوت است. ممکن است که سمتگیری و اندازه بخشهای مغناطیسی(حوزه های مغناطیسی) در یک ماده فرومغناطیس به گونه ای باشد که در کل اثر یکدیگر را خنثی کنند و ماده در مجموع خاصیت مغناطیسی نداشته باشد

این مواد به دو نوع فرومغناطیس نرم و فرومغناطیس سخت  در طبیعت یافت میشوند.

84- حوزه مغناطیسی چیست؟

بخشهایی از ماده فرومغناطیس که در ان جهتگیری دو قطبی ها یکسان است را حوزه مغناطیسی مینامند

85-انواع مواد فرومغناطیس را نام رده و آنها را مختصرا توضیح دهید؟

الف-فرومغناطیس سخت: مواد فرومغناطیسی که در یک میدان خارجی‍‍ ، حجم حوزه ها به سختی تغییر میکند و نیاز به میدان مغناطیس قویتری دارندو میتوانند پس از حذف میدان خارجی خاصیت اهنربایی خود را حفظ کنند و از انها در ساخت آهنرباهای دائمی استفاده میشود را ماده فرو مغناطیس سخت مینامند. مانند فولاد

ب-فرو مغناطیس نرم : مواد فرومغناطیسی که در یک میدان خارجی به سهولت حجم حوزه ها تغییر میکند و با حذف میدان خارجی خاصیت آهنربایی خود را از دست میدهند و از انها در ساخت آهنرباهای موقت و یا الکتریکی استفاده میشود. مانند اهن

86-چگونه یک ماده فرومغناطیس در یک میدان خارجی ، خاصیت اهنربایی پیدا میکند؟ و اهنربا میشود؟

  هنگامی که ماده فرومغناطیس در معرض میدان مغناطیسی خارجی قرار میگیرد دو قطبی های انها شروع به همسو شدن با جهت میدان خارجی میکنند در نتیجه اندازه حوزه همسو با میدان افزایش میابد و تعادل بین حوزه ها به هم میخورد و حوزه همسو با میدان خارجی بزرگ و بزرگتر میشود و در مجموع جسم خاصیت مغناطیسی پیدا میکند به شکل دقت کنید:

87- ایا خاصیت مغناطیسی ماده فرو مغناطیسی را میتوان بصورت نامحدود افزایش داد؟

خیر- برای خاصیت مغناطیسی هرماده مقدار بیشینه ای وجود دارد. این مقدار بیشینه زمانی ایجاد میشود که ماده فرو مغناطسی را در یک میدان قوی مغناطیسی خارجی قرار بدهیم به صورتی که تمامی حوزه های آن به هم پیوسته و دوقطبیهای آن موازی و همسو با میدان خارجی شود

88-منشا میدان مغناطیسی زمین چیست؟

  یکی از ویژگی های مهم کرة زمین ، وجود خاصیت آهنربایی در آن است و مانند این است که درون کرة زمین ، آهنربای بسیار بزرگی قرار داده شده است و تا کنون ، نظریه های گو ناگونی برای علت آن ارائه شده است . آخرین نظریه این است که درون کرة زمین ، مواد مذاب در حال حرکت وجود دارد و بیشتر این مواد ، از جنس آهن و نیکل هستند . هنگامی که این مواد حرکت می کنند ، در اطراف جریان های الکتریکی ضعیفی به وجود می آورند که در مجموع ، باعث می شود کرة زمین ، خاصیت آهنربایی پیدا کند و در اطراف کرة زمین ، میدان مغناطیسی به وجود می آید . ما روی آهنربای بزرگی به نام «زمین » زندگی می کنیم .

       چندین سیارة دیگر از سیاره های منظومه شمسی نیز ، میدان مغناطیسی دارند که از جمله آنها می توان از عطارد و مشتری نام برد . این خاصیت در خورشید و بسیاری ستاره های دیگر نیز دیده می شود .

       خاصیت مغناطیسی کرة زمین ، نقش بسیار مهمی در جهت یابی کشتی ها و هواپیماها دارد . شمال و جنوب مغناطیسی زمین ثابت نیست و در فاصله های زمانی ، به میزان قابل ملاحظه ای تغییر می کند .

 89- زاویه انحراف مغناطیسی زمین چیست؟

  چنانچه به کمک عقربة مغناطیسی به طرف قطب شمال یا جنوب برویم ، به قطب شمال و جنوب واقعی کرة زمین نمی رسیم . علت این است که قطب شمال و جنوب جغرافیایی و مغناطیسی کرة زمین ، با هم یکی نیست ؛ یعنی اینکه قطب شمال مغناطیسی زمین ، درست روی قطب شمال جغرافیایی زمین قرار ندارد و اگر دو قطب جغرافیایی و مغناطیسی زمین را توسط خطی فرضی به به نام « محور » به هم وصل کنیم ، بین دو محور مغناطیسی و محور جغرافیایی زمین ، زاویه ای ساخته می شود که به آن ، زاویة انحراف گویند . این زاویه ، به مرور زمان ، جزئی تغییر می کند و ثابت نمی ماند ، و اندازة آن در نقاط مختلف زمین متفاوت است . زاویة انحراف در جهت یابی هواپیماها و کشتی ها بسیار مهم است . هم اکنون قطب شمال مغناطیسی کرة زمین ، در شمال کانادا قرار دارد

 90-زاویه میل چیست؟

   مطالعة مغناطیسی زمین ، نشان می دهد که خط های میدان مغناطیسی زمین افقی نیست و با سطح زمین زاویه ای می سازد همچنین می دانیم خاصیت مغناطیسی یک آهنربا در نقاط مختلف آن متفاوت است و در دو قطب آن ، این خاصیت بیشتر است . به همین ترتیب ، خاصیت آهنربایی کرة زمین در دو قطب بیشتر است . پس اگر یک عقربة مغناطیسی آزاد باشد تا بتواند در راستای عمودی نیز حرکت کند ، نوک این عقربه نزدیک قطب ها به زمین متمایل می شود و در خط استوای مغناطیسی عقربه ، افقی قرار می گیرد و در قطب ها ، به عنوان مثال قطب شمال ، نوک عقربه N  آن ، عمود بر سطح افقی خواهد شد . پس محور مغناطیسی عقربه های مغناطیسی در مکان های مختلف استوا تا قطب ، نسبت به سطح افق تغییر کرده و زاویه ای با افق می سازد ؛ این زاویه را زاویة میل گویند . پس زاویه میل ، زاویه ای است که محور مغناطیسی عقربه با سطح افق می سازد همچنین این زاویه ، در جهت یابی هواپیماها و کشتی ها نقش بسیار مهمی دارد ؛ در جغرافیا به این زاویه ، عرض جغرافیایی گویند ..

91- باستانشناسی مغناطیسی چیست؟

میدان مغناطیسی زمین ، منظم و پایدار نیست ؛ بلکه با گذشت سال ها در یک محل معین ، مقدار متوسط زاویة انحراف و میل تغییر می کند . این انحراف محور مغناطیسی و در نتیجه ، تغییرات زاویه انحراف و زاویه میل در یک محل نسبت به زمان ، شاخة جدیدی را در « باستان شناسی » به نام «باستانو مغناطیسی» ایجاد کرده است که توسط آن ، عمر کوره ها ، اجاق ها و آتشکده های قدیمی تعیین می شود . اساس کار ، مبتنی بر این است که بیشتر خاک رسهایی که این اجسام از آنها ساخته شده اند ، حاوی مقدار کمی مواد مغناطیسی اند . سمتگیری این مواد مغناطیسی ، با گرم شدن در موقع استفادة عادی تثبیت شده است . با مقایسة جهت فعلی میدان مغناطیسی زمین با جهت میدان مغناطیسی این مواد ، می توان قدمت باستانی تقریبی آن ها را تعیین کرد .

    در مقیاس طولانی تر زمان ( دوران زمین شناسی ) ، شواهدی وجود دارد که نشان می دهد محور مغناطیسی زمین در مدت چهار میلیون سال گذشته ، نه بار کاملاً تغییر جهت داده است . این شواهد ، مبتنی بر اندازه گیری های خاصیت مغناطیسی ( ضعیف ) تثبیت شده در تخته سنگ های با عمر زمین شناسی معین هستند .

92- اهنربایی با دو قطب نا مشخص در اختیار داریم. حداقل دو روش برای تعیین قطر آن بیان کنید؟

 الف-آنرا از مرکز جرمش اویزان میکنیم تا قطبها در جهت تقریبی شمال-جنوب قرار بگیرند

ب- یک عقربه مغناطیسی در کنار آن قرار میدهیم . انحراف و جهتگیری عقربه در میدان باعث میشود قطبها مشخص شوند

ج- آهنربای دیگری با قطبهای مشخص به آن نزدیک میکنیم و بر اساس دافعه میان قطبهای همنام و جاذبه میان قطبهای نا همنام  نام قطبها را مشخص میکنیم

93- یک اهنربای نعلی شکل را روی کفه ی ترازوی حساس قرار میدهیم آگر آهنربای نعلی دیگری رابه  اولی نزدیک کنیم در دو حالت زیر عدد ترازو چه تغییری میکند؟

الف –قطبهای همنام به هم نزدیک شوند؟

در این صورت دافعه ایجاد شده باعث میشود که ترازو عدد بیشتری را نشان دهد

ب- قطبهای ناهمنام در نزدیکی هم قرار بگیرند؟

 در این صورت اهنربای دوم  آهنربای اولی را به سمت بالا جذب میکند و ترازو عدد کمتری را نشان میدهد