سوال ۷۰ فیزیک کنکور تجربی ۱۴۰۴ نوبت دوم با پاسخ تشریحی

۱. شار مغناطیسی هر حلقه را بنویسیم. زاویه در رابطهٔ شار، بین میدان و خط عمود بر سطح حلقه است. چون سطح پیچه بر میدان عمود است، داریم $\theta=0^\circ$ و در نتیجه $\Phi=BA\cos\theta=BA$ (فیزیک ۲، صفحهٔ ۸۷–۸۸).

۲. داده‌ها را به یکاهای SI تبدیل کنیم:
$N=200$، $R=20\,\Omega$
$A=50\,\mathrm{cm^2}=50\times10^{-4}\,\mathrm{m^2}=5\times10^{-3}\,\mathrm{m^2}$
$\Delta t=2\,\mathrm{ms}=2\times10^{-3}\,\mathrm{s}$
تغییر میدان برابر است با:
$\Delta B=B_2-B_1=0.45-0.50=-0.05\,\mathrm{T}$
پس اندازهٔ تغییر شار هر حلقه می‌شود:
$|\Delta\Phi|=A|\Delta B|=(5\times10^{-3})(0.05)=2.5\times10^{-4}\,\mathrm{Wb}$

۳. نیروی محرکهٔ القایی متوسط را حساب کنیم. طبق قانون فاراده، اندازهٔ نیروی محرکه در پیچه از رابطهٔ $|\mathcal{E}_{\mathrm{av}}|=N\dfrac{|\Delta\Phi|}{\Delta t}$ به دست می‌آید (فیزیک ۲، صفحهٔ ۸۹):
$|\mathcal{E}_{\mathrm{av}}|=200\times\dfrac{2.5\times10^{-4}}{2\times10^{-3}}=25\,\mathrm{V}$

۴. جریان القایی متوسط را به دست آوریم. با استفاده از رابطهٔ جریان و مقاومت، مطابق مثال کتاب (فیزیک ۲، صفحهٔ ۸۹):
$|I_{\mathrm{av}}|=\dfrac{|\mathcal{E}_{\mathrm{av}}|}{R}=\dfrac{25}{20}=1.25\,\mathrm{A}$
علامت منفی تغییر میدان نشان‌دهندهٔ کاهش شار است؛ در این سؤال اندازهٔ جریان خواسته شده است.

پاسخ: گزینهٔ ۳