سوال ۷۲ · فیزیک
کنکور تجربی ۱۴۰۳ نوبت اول · سوال ۷۲ · کلید رسمی سازمان سنجش
فیزیک · فیزیک ۲ · فصل ۳: مغناطیس و القای الکترومغناطیسی
این سوال در دفترچه شکل دارد؛ اینجا شکل بهصورت متنی توصیف شده است.
جهت نیروی الکترومغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان در شکل زیر، کدام است؟
شکل: سیم عمودی حامل جریان I به سمت بالا، بین قطبهای یک آهنربا: قطب N در سمت چپ و قطب S در سمت راست سیم.
نمایش پاسخ و پاسخ تشریحی
پاسخ درست: گزینهٔ ۴ (کلید رسمی سازمان سنجش)
پاسخ تشریحی
گام اول ـ تعیین جهت میدان: در فاصلهٔ بین قطبهای آهنربا، جهت میدان از قطب شمال به قطب جنوب است؛ بنابراین در این شکل، میدان مغناطیسی از چپ به راست است.
گام دوم ـ تعیین راستای نیرو: طبق کتاب، نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان بر راستای سیم و راستای میدان عمود است (فیزیک ۲، صفحهٔ ۷۴–۷۵). چون جریان رو به بالا و میدان رو به راست است، نیرو باید عمود بر صفحه باشد؛ پس جهتهای چپ و راست کنار میروند.
گام سوم ـ تعیین سوی نیرو: قاعدهٔ دست راست را به روش سهانگشتی اجرا میکنیم: انگشت اشاره در جهت جریان، رو به بالا، و انگشت میانی در جهت میدان، رو به راست، قرار میگیرد. در این حالت شست به داخل صفحه اشاره میکند؛ بنابراین نیروی وارد بر سیم درونسو است و با نماد نمایش داده میشود.
پاسخ: گزینهٔ ۴
چرا گزینههای دیگر نادرستاند
- گزینهٔ ۱: ممکن است با تصور اینکه سیم بهسوی قطب شمال کشیده میشود، جهت چپ را انتخاب کنید؛ اما نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان باید بر میدان عمود باشد، نه در امتداد آن.
- گزینهٔ ۲: این گزینه از یکیگرفتن جهت میدان با جهت نیرو به دست میآید. میدان به سمت راست است، ولی نیروی وارد بر سیم بر میدان و سیم عمود است.
- گزینهٔ ۳: استفاده از دست چپ یا وارونهگرفتن جهت جریان یا میدان میتواند به جهت برونسو منجر شود. با دست راست و جهتهای دادهشده، نیرو به داخل صفحه است.
راهنمایی قدمبهقدم (پیش از دیدن پاسخ)
- قاعدهٔ دست راست برای نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان را مرور کنید؛ نیرو باید هم بر سیم و هم بر میدان عمود باشد.
- در فضای بین دو قطب آهنربا، میدان از قطب شمال به قطب جنوب است. پس ابتدا جهت میدان را مشخص کنید و جهتهای موازی آن را کنار بگذارید.
- در روش سهانگشتی دست راست، انگشت اشاره را رو به بالای صفحه، در جهت جریان، و انگشت میانی را رو به راست، در جهت میدان، بگیرید؛ جهت شست را با نمادهای مسئله تطبیق دهید.