فعالیت ۶-۳ فیزیک یازدهم
قسمتی از سیم روکشدار را دور میخ آهنی نسبتاً بلندی بپیچید و مداری مطابق شکل تشکیل دهید. با تغییر مقاومت رئوستا، جریان عبوری از مدار را تغییر دهید.
الف) بررسی کنید برای جریانهای متفاوت، آهنربای الکتریکی چه تعداد گیره آهنی را میتواند بلند کند.
ب) اگر تعداد دورهای سیم دو برابر شود، نتیجه کار چه تفاوتی خواهد داشت؟
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت ۶-۳ فیزیک یازدهم
سلام! این فعالیت یک آزمایش پایهای و مهم برای درک عوامل مؤثر بر قدرت یک **آهنربای الکتریکی (الکترومغناطیس)** است.
**مقدمه: آهنربای الکتریکی چیست؟**
وقتی جریانی از یک سیمپیچ (سیم لولهپیچ) عبور میکند، یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود. اگر داخل این سیمپیچ یک هسته از جنس ماده فرومغناطیس (مانند میخ آهنی) قرار دهیم، این هسته به شدت مغناطیسی شده و یک آهنربای قوی و **موقت** میسازد. به این مجموعه، آهنربای الکتریکی میگویند. قدرت این آهنربا به دو عامل اصلی بستگی دارد: **جریان عبوری** و **تعداد دورهای سیمپیچ**.
**پاسخ بخش (الف): تأثیر جریان الکتریکی**
1. **روش آزمایش:**
* رئوستا یک مقاومت متغیر است. با **کاهش مقاومت** رئوستا، طبق قانون اهم ($$V=IR$$)، **جریان (I) در مدار افزایش مییابد**.
* آزمایش را با مقاومت بالای رئوستا (جریان کم) شروع میکنیم و تعداد گیرههایی که آهنربا بلند میکند را میشماریم.
* سپس مقاومت رئوستا را کم کرده (جریان را زیاد میکنیم) و دوباره تعداد گیرهها را میشماریم.
2. **مشاهده و نتیجهگیری:**
* **مشاهده:** با **افزایش جریان** الکتریکی، آهنربای الکتریکی **قویتر** شده و میتواند **تعداد بیشتری** گیره آهنی را بلند کند.
* **نتیجه علمی:** قدرت میدان مغناطیسی یک آهنربای الکتریکی ($$B$$) **رابطه مستقیم** با جریان عبوری ($$I$$) از سیمپیچ آن دارد. $$ (B \propto I) $$
**پاسخ بخش (ب): تأثیر تعداد دورها**
1. **روش آزمایش:**
* در این بخش، جریان را با استفاده از رئوستا در یک مقدار **ثابت** نگه میداریم.
* ابتدا با تعداد دورهای اولیه (مثلاً N دور) آزمایش را انجام داده و تعداد گیرههای جذب شده را ثبت میکنیم.
* سپس بدون تغییر جریان، تعداد دورهای سیم به دور میخ را **دو برابر** میکنیم (۲N دور) و دوباره آزمایش را تکرار میکنیم.
2. **مشاهده و نتیجهگیری:**
* **مشاهده:** وقتی تعداد دورهای سیم دو برابر میشود، قدرت آهنربا به شدت افزایش یافته و میتواند **تعداد بسیار بیشتری** گیره (در حالت ایدهآل حدوداً دو برابر) را بلند کند.
* **نتیجه علمی:** قدرت میدان مغناطیسی یک آهنربای الکتریکی ($$B$$) **رابطه مستقیم** با تعداد دورهای سیمپیچ ($$N$$) دارد. $$ (B \propto N) $$
**خلاصه کلی:**
برای ساختن یک آهنربای الکتریکی قویتر، باید **جریان عبوری از سیمپیچ را افزایش دهیم** و یا **تعداد دورهای سیم به دور هسته را بیشتر کنیم**.
