‫מתכונת ‪ 2‬בחשמל – תשס"ז‬ ‫פתור ‪ 3‬מהשאלות ‪ – 1-5‬לכל שאלה ‪.33%‬‬ ‫חומר עזר מותר – מחשבון ונוסחאון של בגרות‪.‬‬ ‫משך הבחינה ‪ 105‬דקות‪.‬‬ ‫שאלה מספר ‪1‬‬ ‫לפניך שרטוט המתאר את מהלכה של קרן אלקטרונים העוברת בין שני לוחות קבל אופקיים‪ .‬המתח‬ ‫בין לוחות הקבל הוא ‪ ,V‬אורך לוחות הקבל הוא ‪ . l‬הקרן נכנסת לקבל בכיוון אופקי וסוטה מכיוונה‪,‬‬ ‫כך שבצאתה מהקבל הסטייה האנכית שלה מכיוונה ההתחלתי היא ‪. y‬‬ ‫א‪ .‬מגדילים את המתח בין לוחות הקבל ל‪ .2V -‬באיזו מידה משתנה‪:‬‬ ‫‪ .1‬הכוח הפועל על אלקטרון הנע בין הלוחות? )‪ 5‬נקודות(‬ ‫‪ .2‬הזמן הדרוש לאלקטרון לעבור את המרחק ‪ 5) ? l‬נקודות(‬ ‫‪ .3‬ההעתק האנכי ‪ 5) ? y‬נקודות(‬ ‫ב‪ .‬קרן האלקטרונים הוחלפה בקרן של יונים חיוביים‪ .‬מצאו עתה שהסטייה '‪ y‬קטנה מאוד‪.‬‬ ‫הצע שני שינויים במערכת הניסוי‪ ,‬אשר כל אחד מהם בנפרד יגרום להגדלת הסטייה '‪. y‬‬ ‫)‪ 10‬נקודות(‬ ‫ג‪ .‬עבור אחת מהצעותיך בסעיף ב'‪ ,‬חשב את גודל השינוי הדרוש על מנת להגדיל את הסטייה‬ ‫'‪ y‬פי ‪ 8) .10‬נקודות(‬ ‫שאלה מספר ‪2‬‬ ‫המעגל המתוארבתרשים א' כולל סוללה שהכא"מ שלה ‪ε‬‬ ‫וההתנגדותה הפנימית ‪ , r‬נגד קבוע ‪ , R0‬נגד משתנה ‪R‬‬ ‫ומכשירי מדידה אידיאליים‪.‬‬ ‫א‪ .‬בניסוי שעורכים במערכת זו מגדילים את התנגדות הנגד‬ ‫המשתנה‪ . Rs ,‬האם כתוצאה מכך‪:‬‬ ‫‪ (1‬המתח ‪ V2‬קטן או גדל? הסבר! )‪ 5‬נקודות(‬ ‫‪ (2‬המתח ‪ V1‬קטן או גדל? הסבר! )‪ 5‬נקודות(‬ ‫‪V1‬‬ ‫‪V2‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪ε‬‬ ‫‪Rs‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪R0‬‬ ‫תרשים א'‬ ‫‪1‬‬ ‫ב‪ .‬משנים את התנגדות הנגד המשתנה‪ , Rs ,‬ומודדים את הזרם ‪ i‬במעגל ואת המתחים ‪ V1‬ו‪. V2 -‬‬ ‫תוצאות המדידות מתוארות בתרשים ב' ובתרשים ג'‪.‬‬ ‫‪v2‬‬ ‫‪v1‬‬ ‫‪30‬‬ ‫‪24.5‬‬ ‫‪24‬‬ ‫‪25‬‬ ‫‪23.5‬‬ ‫‪23‬‬ ‫)‪V1(volt‬‬ ‫‪22‬‬ ‫‪21.5‬‬ ‫‪15‬‬ ‫)‪V2(volt‬‬ ‫‪22.5‬‬ ‫‪20‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪21‬‬ ‫‪20.5‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪20‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪19.5‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1.5‬‬ ‫‪0.5‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪1.5‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪0.5‬‬ ‫)‪i(Am p‬‬ ‫)‪i(Am p‬‬ ‫תרשים ג'‬ ‫תרשים ב'‬ ‫קבע על פי שני הגרפים‪:‬‬ ‫‪ (1‬את הכא"מ ‪ . ε‬נמק! )‪ 4‬נקודות(‬ ‫‪ (2‬את ההתנגדות הפנימית של הסוללה‪ . r ,‬נמק! )‪ 4‬נקודות(‬ ‫‪ (3‬את ההתנגדות ‪ . R0‬נמק! )‪ 4‬נקודות(‬ ‫‪V1‬‬ ‫ג‪ .‬איזה גודל פיסיקאלי במעגל מתואר על ידי‬ ‫‪i‬‬ ‫ד‪ .‬תאר כיצד היה משתנה הגרף המייצג את ‪ V2‬אילו האמפרמטר לא היה אידיאלי‪.‬‬ ‫? נמק! )‪ 5‬נקודות(‬ ‫בתשובתך התייחס לנקודות החיתוך של הגרף עם הצירים ולשיפועו‪ 6) .‬נקודות(‬ ‫שאלה מספר ‪3‬‬ ‫המעגל שלפניך מורכב ממקור מתח‪ ,‬שני נגדים‪ ,‬שלוש נורות זהות‪ ,‬שני‬ ‫מתגים ותיָלים חסרי התנגדות‪ .‬נתוני המעגל מופיעים בתרשים‪.‬‬ ‫על כל אחת מהנורות רשום‪. "20W, 10V" :‬‬ ‫הנח שהתנגדות כל נורה קבועה‪.‬‬ ‫‪r = 4Ω‬‬ ‫‪3‬‬ ‫א‪ .‬תחילה שני המתגים סגורים )לא מה שרואים בתרשים(‪.‬‬ ‫‪R2 = 5Ω‬‬ ‫‪ε = 24V‬‬ ‫‪R1 = 10Ω‬‬ ‫‪ (1‬מה ההתנגדות של כל נורה? )‪ 3‬נקודות(‬ ‫‪ (2‬מה ההתנגדות הכוללת של המעגל? )‪ 4‬נקודות(‬ ‫‪S2‬‬ ‫‪S1‬‬ ‫‪ (3‬מה הזרם העובר דרך המקור? )‪ 5‬נקודות(‬ ‫‪ (4‬מהו הזרם החולף דרך המתג הסגור ‪ 6) ? S 2‬נקודות(‬ ‫‪L3‬‬ ‫‪L2‬‬ ‫‪L1‬‬ ‫ב‪ .‬פותחים את מתג ‪) S1‬מתג ‪ S 2‬נשאר סגור(‪.‬‬ ‫האם תגדל‪ ,‬תקטן או לא תשתנה עוצמת האור הנפלט מנורה ‪ ? L1‬הסבר‪ 8) .‬נקודות(‬ ‫‪2‬‬ ‫ג‪ .‬סוגרים את מתג ‪ S1‬ופותחים את מתג ‪. S 2‬‬ ‫האם תגדל‪ ,‬תקטן או לא תשתנה עוצמת האור הכוללת המופקת במעגל‪ ,‬לעומת המצב בו היו‬ ‫שני המתגים סגורים? הסבר )‪ 7‬נקודות(‬ ‫שאלה מספר ‪4‬‬ ‫נתון שדה מגנטי שכיוונו שמאלה כמוראה בתרשים‪.‬‬ ‫א‪ .‬חלקיק שמטענו ‪ + e‬ומסתו ‪ m‬נע ימינה במהירות ‪ v‬בתוך השדה‪.‬‬ ‫חשב את גודלו וכיוונו של הכוח המגנטי הפועל על החלקיק‪.‬‬ ‫)‪ 4‬נקודות(‬ ‫‪B‬‬ ‫תרשים א'‬ ‫ב‪ .‬החלקיק מסעיף א' נכנס לשדה המגנטי בניצב אליו כמוראה בתרשים‬ ‫ב' ‪.‬‬ ‫‪ (1‬חשב את גודלו וכיוונו של הכוח המגנטי הפועל על החלקיק‪.‬‬ ‫)‪ 4‬נקודות(‬ ‫‪ (2‬חשב את רדיוס המסלול של החלקיק‪ 4) .‬נקודות(‬ ‫‪ (3‬חשב את זמן המחזור של התנועה‪ 4) .‬נקודות(‬ ‫‪B‬‬ ‫‪v‬‬ ‫‪m, +e‬‬ ‫תרשים ב'‬ ‫ג‪ .‬החלקיק מסעיף א' נכנס לשדה המגנטי בזווית ‪ α‬כמוראה בתרשים‬ ‫ג' ‪.‬‬ ‫‪ (1‬תאר את מסלול התנועה של החלקיק )‪ 4‬נקודות(‬ ‫‪ (2‬חשב את המרחק האופקי שעובר החלקיק במשך זמן מחזור‬ ‫אחד‪ 6) .‬נקודות(‬ ‫‪B‬‬ ‫‪α‬‬ ‫‪v‬‬ ‫‪m, + e‬‬ ‫ד‪ .‬במצב המתואר בסעיף ב' הוסיפו שדה חשמלי כך שהחלקיק נע‬ ‫בתנועה קצובה בקו ישר‪ .‬בטא את גודלו ואת כיוונו של השדה החשמלי‪ 7) .‬נקודות(‬ ‫תרשים ג'‬ ‫שאלה מספר ‪5‬‬ ‫נתונה מערכת של סליל קצר המחובר בטור למקור מתח ולמד זרם‪ .‬הסליל מכוון כך שצירו המרכזי‬ ‫מקביל לקו צפון‪-‬דרום‪ .‬ראה תרשים א'‪ .‬רדיוסו של הסליל הוא ‪ 20‬ס"מ‪.‬‬ ‫מד הזרם מורה ‪. 1Amp‬‬ ‫‪i‬‬ ‫צ‬ ‫צ‬ ‫תרשים ב' – מבט על של המצפן‬ ‫תרשים א' – מבט מהצד‬ ‫‪3‬‬ ‫תלמיד מעוניין למדוד את גודלו של הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדור הארץ באמצעות‬ ‫המערכת הנתונה‪ .‬לצורך כך הוא מכניס מצפן לתוך הסליל‪ ,‬על צירו‪.‬‬ ‫בכל פעם משנה התלמיד את מספר הליפופים על הסליל ומודד את זווית הסטייה של המצפן‪.‬‬ ‫התוצאות שקיבל התלמיד מופיעות בטבלה להלן‪:‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪28.5‬‬ ‫‪23.4‬‬ ‫‪18‬‬ ‫‪12.2‬‬ ‫‪6.2‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫ה‪.‬‬ ‫ו‪.‬‬ ‫‪ N‬מספר‬ ‫הכריכות‬ ‫‪ α‬זווית‬ ‫הסטייה של‬ ‫המצפן‬ ‫סמן בתרשים ב' את כיוון סטיית מחט המצפן‪ ,‬בהתאם לכיוון הזרם המשורטט בתרשים א'‬ ‫ורשום את הקשר בין ‪ tgα‬לבין מספר הליפופים על הסליל‪ 8) .‬נקודות(‬ ‫שרטט גרף של ‪ tgα‬למול מספר הליפופים‪ 5) .‬נקודות(‬ ‫חשב את הרכיב האופקי של השדה המגנטי של כדה"א‪ 5) .‬נקודות(‬ ‫נתון שזווית ההרכנה של השדה המגנטי של כדה"א‪ ,‬במקום בו ביצע התלמיד את הניסוי היא‬ ‫‪ . 39.50‬חשב את גודלו של השדה המגנטי של כדה"א במקום זה‪ 5) .‬נקודות(‬ ‫במצב בו על הסליל קיימים חמישה ליפופים‪ ,‬התלמיד מוסיף שבעה ליפופים בכיוון ההפוך‪.‬‬ ‫מה תהיה זווית הסטייה של המחט – גודל וכיוון? )‪ 5‬נקודות(‬ ‫התלמיד נוסע עם משלחת לקוטב הדרומי ומנסה לחזור על הניסוי שוב‪ .‬תאר את התוצאות‬ ‫שיקבל הפעם‪ 5) .‬נקודות(‬ ‫בהצלחה☺‬ ‫‪4‬‬