سوال ۶۸ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۲ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

گام اول ـ تعیین جهت میدان سیم:
با قرار دادن شست دست راست در جهت جریان سیم، یعنی رو به بالا، جهت خم‌شدن انگشتان نشان می‌دهد که میدان در سمت چپ سیم برون‌سو و در سمت راست آن درون‌سو است. همچنین میدان سیم راست با جریان افزایش و با فاصله از سیم کاهش می‌یابد:
$B=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}$.

گام دوم ـ بررسی حلقهٔ اول:
حلقهٔ اول موازی سیم حرکت می‌کند؛ بنابراین فاصلهٔ نقاط آن از سیم بر اثر حرکت تغییر نمی‌کند. بااین‌حال، جریان سیم در حال کاهش است؛ پس میدان برون‌سوی عبوری از حلقه ضعیف‌تر می‌شود و بزرگی شار کاهش می‌یابد. مطابق قانون لنز، جریان القایی باید با این کاهش مخالفت کند؛ بنابراین میدان القایی حلقه باید برون‌سو باشد (فیزیک ۲، صفحهٔ ۱۰۳–۱۰۴). طبق قاعدهٔ دست راست برای حلقه، میدان برون‌سو با جریان پادساعتگرد ایجاد می‌شود (فیزیک ۲، صفحهٔ ۷۸–۷۹).

گام سوم ـ بررسی حلقهٔ دوم:
میدان سیم در محل حلقهٔ دوم درون‌سو است. در این حلقه دو عامل، بزرگی شار را کاهش می‌دهند: کاهش جریان سیم و افزایش فاصلهٔ حلقه از سیم. پس این دو اثر یکدیگر را تقویت می‌کنند. طبق قانون لنز، حلقه باید میدان درون‌سو ایجاد کند تا با کاهش شار مخالفت شود (فیزیک ۲، صفحهٔ ۱۰۳–۱۰۴). به کمک قاعدهٔ دست راست، جهت جریان ایجادکنندهٔ این میدان ساعتگرد است (فیزیک ۲، صفحهٔ ۷۸–۷۹).

در نتیجه، جریان القایی در حلقهٔ اول پادساعتگرد و در حلقهٔ دوم ساعتگرد است. نکتهٔ اصلی این است که حرکت موازی سیم به‌تنهایی شار حلقهٔ اول را تغییر نمی‌دهد، اما کاهش جریان سیم را نمی‌توان نادیده گرفت.

پاسخ: گزینهٔ ۲