پرسش ۳-۴ فصل چهارم فیزیک یازدهم
الف) با توجه به جهت جریان القایی در مدار شکل الف، توضیح دهید که آهنربا رو به بالا حرکت میکند یا رو به پایین.
ب) شکل ب سیم بلند و مستقیمی را نشان میدهد که جریان عبوری از آن در حال افزایش است. جهت جریان القایی را در حلقهٔ رسانای مجاور سیم تعیین کنید.
پاسخ تشریحی و گام به گام پرسش ۳-۴ فصل چهارم فیزیک یازدهم
سلام! این سوال دو کاربرد مهم از **قانون لنز** را بررسی میکند. قانون لنز به ما کمک میکنه جهت جریان القایی رو پیدا کنیم.
**یادآوری قانون لنز:** جریان القایی در جهتی به وجود میآید که **با عامل به وجود آورنده خود (یعنی تغییر شار مغناطیسی) مخالفت کند.**
---
**پاسخ بخش (الف):**
1. **تعیین قطب آهنربای الکتریکی (پیچه):**
* جهت جریان القایی (I) در گالوانومتر از چپ به راست است. این یعنی جریان در حلقههای جلویی پیچه به سمت **بالا** میرود.
* با استفاده از **قاعده دست راست برای سیمپیچ**، چهار انگشت خود را در جهت جریان (رو به بالا) میگیریم. انگشت شست ما به سمت **چپ** اشاره میکند.
* بنابراین، سرِ بالایی پیچه تبدیل به **قطب شمال (N) القایی** شده است.
2. **تحلیل با قانون لنز:**
* پیچه یک قطب N در بالا ایجاد کرده تا **با تغییرات شار مخالفت کند**.
* قطب N آهنربای اصلی هم در پایین قرار دارد. ایجاد یک قطب N در بالای پیچه برای مقابله با قطب N آهنربای اصلی، به معنی ایجاد **نیروی دافعه** است. (N از N دفع میشود).
* نیروی دافعه زمانی برای مخالفت ایجاد میشود که دو آهنربا در حال **نزدیک شدن** به هم باشند (سیستم تلاش میکند از نزدیک شدن جلوگیری کند).
* بنابراین، آهنربا در حال **نزدیک شدن** به پیچه بوده است.
**نتیجه: آهنربا رو به پایین حرکت میکند.**
---
**پاسخ بخش (ب):**
1. **تعیین جهت میدان مغناطیسی اصلی:**
* سیم راست و بلند، جریانی رو به **پایین** دارد.
* با استفاده از **قاعده دست راست برای سیم راست**، انگشت شست را رو به پایین میگیریم. در سمت راست سیم (محل حلقه)، چهار انگشت دیگر به سمت **داخل صفحه (درونسو ⊗)** اشاره میکنند.
2. **تحلیل تغییر شار:**
* سوال گفته جریان سیم «در حال **افزایش** است».
* این یعنی میدان مغناطیسی درونسو (⊗) در محل حلقه، در حال **قویتر شدن** است.
* در نتیجه، شار مغناطیسی **درونسو** که از حلقه عبور میکند، در حال **افزایش** است.
3. **تحلیل با قانون لنز:**
* حلقه باید با این تغییر مخالفت کند. برای مخالفت با **افزایش شار درونسو**، حلقه باید یک میدان مغناطیسی در جهت مخالف، یعنی **برونسو (⊙)**، ایجاد کند.
4. **تعیین جهت جریان القایی:**
* برای ایجاد یک میدان **برونسو** در مرکز حلقه، طبق **قاعده دست راست برای حلقه**، باید انگشت شست را به سمت بیرون صفحه بگیریم. در این حالت، چهار انگشت دیگر در جهت **پادساعتگرد** میچرخند.
**نتیجه: جهت جریان القایی در حلقه، پادساعتگرد است.**
