פתרון בחינת הבגרות בפיזיקה - חשמל קיץ תש''פ, 00, שאלון: 36371 מוגש ע"י צוות המורים של "יואל גבע" הערות: 1. התשובות המוצגות כאן הן בגדר הצעה לפתרון השאלון.. תיתכנה תשובות נוספות, שאינן מוזכרות כאן, לחלק מהשאלות. שאלה מספר 1: הנבחנים נדרשו לענות על שלוש מהשאלות 6 1 T מתיחות Fe כוח חשמלי W כוח הכובד
y 398046x 0.015 m 398046 C שיפוע הגרף הוא - q1 tan m g 0 1
סעיף ה' q 1 המטען החשמלי בעל סימן שלילי, מכיוון שהכוח הפועל עליו הוא נגד כיוון קווי השדה החשמלי היוצאים מהלוח הטעון במטען חיובי. q1 398046 m g 0 1 q 398046 m g 70nC. 1 0 1 )1( )( סעיף ו' הכדור שבין q טעון במטען חיובי, לכן בינו ובין q 1 q 1 ללוח הטעון חיובית. לכן איור 1 הוא האיור הנכון. יש כוח משיכה שצריך לאזן את כוח המשיכה שאלה מספר : R 1 S המתח על הוא המתח על הנגד לפי חוק אוהם : V Vs R I R 1 1 V 3 בהזזת הגררה לעבר הנקודה N התנגדות המעגל קטנה ולכן הזרם היוצא מהסוללה גדל. מפל המתח הפנימי הנופל על הסוללה גדל ומכאן מתח ההדקים קטן. לכן הוריית הוולט-מטר קטנה. S S 1 S 1 הפרש הפוטנציאלים על המפסק שווה לאפס, מכיוון שקצות המפסק מחוברים למפסק S ומפל המתח על כשהוא סגור, שווה לאפס.
S 1 המפסק פתוח לכן לא זורם זרם בענף עליו יושב הנגד R 1 אינה משתנה בהזזת הגררה. לכן הוריית הוולט-מטר אינה משתנה., ולכן ההתנגדות הכוללת של המעגל סעיף ה' אם לא זורם זרם בנגד המשתנה זה אומר שהפרש הפוטנציאלים שעליו שווה לאפס. לכן ההדק החיובי של מקור המתח בעל כא"מ * יחובר לנקודה. D ו' סעיף דרך הנגד MNלא זורם זרם ומכאן הזרם דרך שתי הסוללות זהה. לפי חוק הלולאות של קירכהוף: * I 6 1 I 3I * 3V שאלה מספר לפי חוק גאול : 3 P V I P I 1.5A V
נחשב את התנגדות הנורה לפי חוק גאול V V P R 1 R P ומכאן את הזרם המקסימלי במעגל בעל מקור מתח ב': R r I 1.45A במצב זה הזרם המקסימלי במעגל קטן מהזרם הדרוש לנורה להארה מלאה, לכן המטלה לא אפשרית עם מקור המתח ב'. 30 RT 0 I 1.5 R r R R T R 6 לפי חוק אוהם: בהוספת הנורות התנגדות המעגל קטנה ולכן הזרם הזורם במעגל גדל, ומכאן מתח ההדקים קטן. כדי לשמור על המתח של הנורות נקטין את הנתגדות הנגד המשתנה, ולכן נזיז את הררה לעבר הנקודה N. סעיף ה' r n 1 30 1.5n( ) n n 4 I R T Imax n(r )
I סעיף ו' במעגל הזרם היוצא מהסוללה גדול יותר ושווה ל- n פעמים של מעגל 1. n I R I R ni I מכאן מס' הנורות אינו משנה את נצילות המעגל. שאלה מספר 4: מהגרף הנתון, בהגדלת הזרם I הזורם בכריכה כוח הנורמל גדל. לכן, מהחוק הראשון של ניוטון, הכוח המגנטי השקול הפועל על הכריכה יפעל כלפי מטה. )1(,C מכיוון שצלע a קרובה יותר לתיל מצלע אז היא נמצאת בשדה מגנטי גדול יותר )( 0, B ולכן הכח המגנטי על הצלע a גדול יותר )כוח על על סביבתו I r.( F BIL שמשרה התיל תיל נושא זרם כיוון הכוח על צלע a הוא כלפי מטה. לפי כלל יד ימין, כיוון השדה המגנטי באזור הכריכה כתוצאה מזרם I 1 שבתיל הוא כלפי פנים הדף. לכן, לפי כלל יד ימין, כיוון הזרם I בצלע )1( a הוא לכיוון שמאל.
)( מהחוק הראשון של ניוטיון: 0 0 N mg (Fa F c) mg ( I1 I a I1 I a) r (h b) : 0 1 1 N I I1a( ) mg h h b את המסה נקבל על ידי החיתוך עם הציר האנכי. mg 0.04 m 4gr 4 N. 10 A מהקשר שקיבלנו בסעיף ג', שיפוע הגרף סעיף ה' שיפוע הגרף על פי שתי נק' שעליו 0 1 1 I1a( ) h h b I1 66 A 3
שאלה מספר 5: לפי חוק אוהם: 3 I 0.1A R T V I R 14V R : R המתח על הקבל שווה למתח על הנגד V VR 14V C מהגדרת הקיבול: 6 Q C V 1.410 C t 1 ברגע הטעינה יש זרימה של מטענים אל לוחות הקבל, לכן בזמן ישנה קפיצה בזרם הכולל במעגל למשך זמן הטעינה על הקבל. לכן גרף הוא הגרף הנכון.
Q, מטען הקבל - קטן. )1(. R S בפתיחת הסוללה מנותקת והמטען מהקבל עובר דרך הנגד R עוצמת הזרם דרך קטנה. )( R כמות המטענים של הקבל עוברת דרך הנגד עוצמת הזרם קטנה., לכן המתח עליו קטן ולפי חוק אוהם )3( קבוע הזמן טאו אינו משתנה. קבוע הזמן מוגדר כמכפלה RC, גדלים שאינם משתנים במעגל. שאלה מספר 6: 6 L 1.510 9.4 R 10.8 3 A 5 10 בזמן זה היה שינוי בשטף העובר דרך המסגר, ולכן לפי חוק פראדי מתפתח במסגרת הגורם לזרימת זרם עליה. לפי חוק פראדי - כא"מ (BA) A B t t t )1( )( t 0.5sec B t המשמעות של היא שיפוע הגרף הנתון מכיוון שברגע שיפוע הגרף גדול יותר מאשר בזמן t.5sec יותר., אז הכא"מ ולכן עוצמת הזרם הזורם דרך המסגרת גדול
לפי חוק לנץ, הזרם יזרום במגמה הפוכה למגמת השינוי בשטף. מהגרף, השטף גדל, לכן השדה המגנטי המושרה בתוך הכריכה יהיה כלפי פנים הדף ומכאן כיוון הזרם עם כיוון השעון. d d d dt dt dt 3 (BA) 6t t 10 q I 3 (6 t) 10 81 R 108 3 (t) (6 4) 10 81 (t) 15mA סעיף ה' * d d d (BA) B A cos dt dt dt מכאן הכא"מ שהתפתח על המסגרת קטן יותר מהכא"מ שחושב בסעיף ד', ולכן גם הזרם קטן יותר במקרה זה מאשר הזרם שחושב בסעיף ד'.