سوال ۶۷ · فیزیک
کنکور ریاضی ۱۴۰۴ نوبت اول · سوال ۶۷ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۲ (ریاضی) · فصل ۳: مغناطیس
جریان الکتریکی از سیملولهٔ آرمانی به طول میگذرد. اگر میدان مغناطیسی ایجادشده در درون سیملوله باشد، تعداد حلقههای آن چقدر است؟ ()
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۳ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
گام اول ـ انتخاب رابطهٔ مناسب: طبق رابطهٔ میدان مغناطیسی سیملولهٔ آرمانی، داریم که در آن تعداد دورها و طول سیملوله است (فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۰۰). بنابراین با جدا کردن تعداد دورها به دست میآوریم: .
گام دوم ـ تبدیل یکاها: چون تراوایی مغناطیسی خلأ با یکاهای تسلا، متر و آمپر داده شده است، میدان و طول را به یکاهای سازگار تبدیل میکنیم. با توجه به ، داریم: و . همچنین جریانِ نوشتهشده در صورت سؤال برابر است.
گام سوم ـ جایگذاری و محاسبه: . با تقریب ، نتیجه میشود: .
پس سیملوله دارای حلقه است.
پاسخ: گزینهٔ ۳
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: این گزینه ممکن است بر اثر واردکردن ضریب اضافی در رابطه یا خطای محاسباتی انتخاب شود. با ثابت بودن طول و جریان، میدان با تعداد دورها متناسب است؛ بنابراین این تعداد دور، میدانی سه برابر میدان دادهشده ایجاد میکند.
- گزینهٔ ۲: ممکن است دانشآموز رابطهٔ سیملوله را با رابطهٔ پیچهٔ مسطح اشتباه بگیرد و بهاشتباه از استفاده کند. ضریب در اینجا جایگاهی ندارد و تعداد دورها را دو برابر مقدار لازم میکند.
- گزینهٔ ۴: این گزینه میتواند از قرار دادن ضریب اضافی در مخرج رابطهٔ تعداد دورها به دست آید. در رابطهٔ درست چنین ضریبی وجود ندارد؛ این تعداد دور فقط نصف میدان خواستهشده را ایجاد میکند.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- رابطهٔ میدان مغناطیسی داخل سیملولهٔ آرمانی را از فیزیک ۲ (ریاضی)، صفحهٔ ۱۰۰، به یاد بیاورید؛ رابطهٔ میدان در مرکز پیچهٔ مسطح برای این مسئله مناسب نیست.
- از رابطهٔ ، تعداد دورها را جدا کنید. پیش از جایگذاری، میدان را از گاوس به تسلا و طول را از سانتیمتر به متر تبدیل کنید.
- جریان دادهشده است. اکنون عبارت را با تقریب ساده کنید.