سوال ۴۲ · فیزیک
کنکور ریاضی ۱۴۰۲ نوبت اول · سوال ۴۲ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۲ (ریاضی) · فصل ۳: مغناطیس
دوقطبیهای مغناطیسی کدام مواد، بهصورت کاتورهای سمتگیری کردهاند و این مواد در حضور میدان مغناطیسی خارجی قوی، چه خاصیت مغناطیسی پیدا میکنند؟
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
برای پاسخ، باید نوع ماده و سپس شدت و ماندگاری خاصیت مغناطیسی آن را مشخص کنیم.
گام اول ـ شناسایی ماده: در مواد پارامغناطیسی، اتمها دارای دوقطبی مغناطیسیاند، اما در نبود میدان خارجی، جهت این دوقطبیها کاتورهای است؛ بنابراین اثر مغناطیسی آنها در مجموع یکدیگر را خنثی میکند. این همان توصیف صورت سؤال است (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۰۱–۱۰۲).
گام دوم ـ تعیین شدت خاصیت مغناطیسی: با قرار گرفتن این مواد در میدان خارجی قوی، دوقطبیها فقط اندکی در راستای میدان نظم میگیرند. پس قوی بودن میدان خارجی به معنای قوی شدن خاصیت مغناطیسی ماده نیست و خاصیت ایجادشده ضعیف است (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۰۱–۱۰۲).
گام سوم ـ تعیین ماندگاری: با حذف میدان خارجی، دوقطبیها دوباره جهتهای کاتورهای پیدا میکنند؛ بنابراین خاصیت مغناطیسی ایجادشده موقت است (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۰۲).
نکتهٔ تمایز: در مواد فرومغناطیسی، دوقطبیها درون هر حوزه حتی در نبود میدان خارجی همسو هستند؛ پس نباید بینظمی جهت حوزهها را با بینظمی جهت دوقطبیهای منفرد در مواد پارامغناطیسی اشتباه گرفت (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۰۲).
در نتیجه، مادهٔ موردنظر پارامغناطیسی است و در حضور میدان خارجی قوی، خاصیت مغناطیسی ضعیف و موقت پیدا میکند.
پاسخ: گزینهٔ ۴
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است دانشآموز قوی بودن میدان خارجی را به معنای قوی و دائمی شدن خاصیت مغناطیسی ماده بداند. اما در مواد پارامغناطیسی، نظمگیری دوقطبیها اندک است و با حذف میدان از بین میرود.
- گزینهٔ ۲: ممکن است دانشآموز سمتگیری نامنظم حوزههای یک مادهٔ فرومغناطیسی را با سمتگیری کاتورهای دوقطبیهای منفرد اشتباه بگیرد؛ درون هر حوزه، دوقطبیها همسو هستند. همچنین حفظ خاصیت آهنربایی پس از حذف میدان، ویژگی فرومغناطیسهای سخت است، نه همهٔ مواد فرومغناطیسی.
- گزینهٔ ۳: ممکن است دانشآموز با یادآوری موقت بودن آهنربایی مواد فرومغناطیسی نرم، این گزینه را انتخاب کند. اما موقت بودن بهتنهایی کافی نیست؛ توصیف دوقطبیهای کاتورهای و مغناطیسی شدن ضعیف در میدان قوی، مربوط به مواد پارامغناطیسی است.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- در بخش «ویژگیهای مغناطیسی مواد»، تفاوت آرایش دوقطبیهای منفرد در مواد پارامغناطیسی و آرایش دوقطبیها درون حوزههای فرومغناطیسی را مرور کن.
- دقت کن که در مواد فرومغناطیسی، دوقطبیهای درون هر حوزه حتی بدون میدان خارجی همسو هستند؛ این وضعیت با کاتورهای بودن جهت دوقطبیهای منفرد تفاوت دارد.
- برای تعیین دو ویژگی خواستهشده، بررسی کن که دوقطبیهای ماده در میدان قوی تا چه اندازه منظم میشوند و آیا پس از حذف میدان، این نظم باقی میماند.