فعالیت ۲-۳ فیزیک یازدهم
یک آهنربای میلهای را روی سطح افقی میزی قرار دهید. یک قطبنما یا عقربهٔ مغناطیسی را مقابل یکی از قطبهای آهنربا قرار دهید. عقربه را روی مسیری دایرهای شکل دور آهنربا، به آرامی حرکت دهید (شکل روبهرو) تا یک دور کامل دور آهنربا بچرخد و به جای اولش برگردد.
الف) جهتگیری عقربه را در نقطههای ۱ تا ۸، روی شکل نشان دهید.
ب) در این حرکت، عقربه چند دور پیرامون محور خودش میچرخد؟
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت ۲-۳ فیزیک یازدهم
سلام! این فعالیت یک راه بسیار عالی برای تجسم **خطوط میدان مغناطیسی** اطراف یک آهنربای میلهای است.
**مقدمه: عقربه و خطوط میدان**
یک عقربه مغناطیسی (قطبنما) همیشه تلاش میکند خودش را در **جهت خطوط میدان مغناطیسی** در هر نقطه قرار دهد. قطب شمال (N) عقربه، جهت پیکان خطوط میدان را نشان میدهد.
**الف) جهتگیری عقربه در نقاط مختلف**
با دانستن این نکته، میتوانیم جهت عقربه را در هر نقطه پیشبینی کنیم. خطوط میدان مغناطیسی از قطب N خارج شده و به قطب S وارد میشوند.
* **نقطه ۱:** روبروی قطب N است. عقربه دقیقاً از آن دور میشود (قطب N عقربه به سمت راست).
* **نقطه ۲:** عقربه کمی به سمت بالا و راست متمایل میشود، در راستای خط میدانی که از N خارج شده و به سمت S خم میشود.
* **نقطه ۳:** عقربه تقریباً عمودی به سمت بالا قرار میگیرد، موازی با میله آهنربا.
* **نقطه ۴:** عقربه به سمت بالا و چپ متمایل میشود، همچنان در مسیر خطوط میدان که به سمت قطب S میروند.
* **نقطه ۵:** روبروی قطب S است. عقربه دقیقاً به سمت آن کشیده میشود (قطب N عقربه به سمت چپ).
* **نقطه ۶:** عقربه به سمت پایین و چپ متمایل میشود، در راستای خطوط میدانی که از زیر به قطب S وارد میشوند.
* **نقطه ۷:** عقربه تقریباً عمودی به سمت پایین قرار میگیرد، موازی با میله آهنربا.
* **نقطه ۸:** عقربه به سمت پایین و راست متمایل میشود، در مسیر بازگشت خطوط میدان به سمت قطب S.
اگر این جهتها را روی شکل رسم کنیم، دقیقاً شکل خطوط میدان مغناطیسی یک آهنربای میلهای را ترسیم کردهایم.
**ب) تعداد چرخش عقربه پیرامون محور خودش**
بیایید حرکت عقربه را از نقطه ۱ دنبال کنیم. فرض کنیم جهت اولیه آن به سمت راست (ساعت ۳) است.
* از نقطه ۱ تا ۳: عقربه از ساعت ۳ به ساعت ۱۲ میچرخد (یک ربع دور پادساعتگرد).
* از نقطه ۳ تا ۵: عقربه از ساعت ۱۲ به ساعت ۹ میچرخد (یک ربع دور دیگر پادساعتگرد).
* از نقطه ۵ تا ۷: عقربه از ساعت ۹ به ساعت ۶ میچرخد (یک ربع دور دیگر پادساعتگرد).
* از نقطه ۷ تا ۱: عقربه از ساعت ۶ به ساعت ۳ (جای اولیه) میچرخد (یک ربع دور دیگر پادساعتگرد).
همانطور که میبینید، با یک دور کامل چرخیدن **دور** آهنربا، خود عقربه نیز **یک دور کامل (۳۶۰ درجه)** پیرامون محور خودش چرخیده است.