حل تمرین 2 فصل 4 فیزیک یازدهم

پاسخ تشریحی و گام به گام تمرین ۲-۴ فصل چهارم فیزیک یازدهم سلام! این سوال یک کاربرد مستقیم از **قانون فارادی** برای محاسبه نیروی محرکه و سپس **قانون اهم** برای یافتن جریان است. **فرمول کلیدی:** * قانون فارادی: $$ \bar{\mathcal{E}} = -N \frac{\Delta\Phi_B}{\Delta t} = -N \frac{\Phi_{نهایی} - \Phi_{اولیه}}{\Delta t} $$ * شار مغناطیسی: $$ \Phi_B = BA \cos\theta $$ * قانون اهم: $$ I = \frac{\mathcal{E}}{R} $$ --- **الف) محاسبه نیروی محرکهٔ القایی متوسط ($$\bar{\mathcal{E}}$$):** 1. **تعیین جهت‌ها و مقادیر:** * بیایید جهت **رو به بالا** را به عنوان جهت **مثبت** در نظر بگیریم. * میدان اولیه: $$ B_{اولیه} = +۰/۲۸ \, T $$ * میدان نهایی: $$ B_{نهایی} = -۰/۱۷ \, T $$ (چون رو به پایین است) * مساحت حلقه: $$ A = ۱۰۰ \, cm^2 = ۱۰۰ \times ۱۰^{-۴} \, m^2 = ۰/۰۱ \, m^2 $$ * تعداد دور: $$ N = ۱ $$ (چون یک حلقه است) * زمان: $$ \Delta t = ۰/۴۵ \, s $$ 2. **محاسبه شار اولیه و نهایی:** میدان بر سطح عمود است، پس $$ \cos\theta = ۱ $$. * $$ \Phi_{اولیه} = B_{اولیه} \times A = (+۰/۲۸) \times (۰/۰۱) = +۰/۰۰۲۸ \, Wb $$ * $$ \Phi_{نهایی} = B_{نهایی} \times A = (-۰/۱۷) \times (۰/۰۱) = -۰/۰۰۱۷ \, Wb $$ 3. **محاسبه تغییر شار ($$\Delta\Phi_B$$):** $$ \Delta\Phi_B = \Phi_{نهایی} - \Phi_{اولیه} = (-۰/۰۰۱۷) - (۰/۰۰۲۸) = -۰/۰۰۴۵ \, Wb $$ 4. **محاسبه نیروی محرکه:** $$ \bar{\mathcal{E}} = -N \frac{\Delta\Phi_B}{\Delta t} = -(۱) \frac{-۰/۰۰۴۵ \, Wb}{۰/۴۵ \, s} = -(-۰/۰۱ \, V) = +۰/۰۱ \, V $$ **نیروی محرکه القایی متوسط ۰/۰۱ ولت است.** --- **ب) محاسبه جریان القایی متوسط (I):** 1. **استفاده از قانون اهم:** * مقاومت حلقه: $$ R = ۱۰ \, \Omega $$ * نیروی محرکه: $$ \mathcal{E} = ۰/۰۱ \, V $$ 2. **محاسبه جریان:** $$ I = \frac{\mathcal{E}}{R} = \frac{۰/۰۱ \, V}{۱۰ \, \Omega} = ۰/۰۰۱ \, A $$ این مقدار برابر با ۱ میلی‌آمپر ($$۱ mA$$) است. **جریان القایی متوسط در حلقه ۰/۰۰۱ آمپر است.**