‫מתכונת בחשמל – מספר ‪3‬‬ ‫פתור ‪ 3‬מהשאלות ‪ – 1-5‬לכל שאלה ‪.33%‬‬ ‫משך הבחינה ‪ 90‬דקות‬ ‫חומר עזר מותר – מחשבון ונוסחאון של בגרות‬ ‫שאלה מספר ‪1‬‬ ‫נתונה מערכת של שלוש קליפות מוליכות ובעלות‬ ‫מרכז משותף‪.‬‬ ‫‪ A‬הקליפה הפנימית שרדיוסה ‪,2R‬‬ ‫‪ B‬הקליפה האמצעית שרדיוסה ‪,4R‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪ C‬הקליפה החיצונית שרדיוסה ‪. 6R‬‬ ‫הקליפה הפנימית טעונה במטען ‪.q1 = +q‬‬ ‫הקליפה האמצעית מוארקת‪,‬‬ ‫והקליפה החיצונית טעונה במטען ‪.q3 = -q‬‬ ‫)ראה תרשים(‪.‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫ה‪.‬‬ ‫‪-q‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪+q‬‬ ‫‪6R‬‬ ‫‪2R‬‬ ‫‪4R‬‬ ‫האם הקליפה האמצעית ‪ B‬טעונה? אם לא‪ ,‬נמק‬ ‫את תשובתך‪ .‬אם כן‪ ,‬מצא את מטענה‪ 10) .‬נקודות(‪.‬‬ ‫חשב את עוצמת השדה החשמלי )גודל וכיוון(‬ ‫במרחק ‪ 5R‬ממרכז המערכת‪ 5).‬נקודות(‪.‬‬ ‫חשב את הפרש הפוטנציאלים בין הקליפה‬ ‫האמצעית ‪ B‬לקליפה הפנימית ‪ 8) .A‬נקודות(‪.‬‬ ‫משחררים אלקטרון שמטענו ‪ e‬ומסתו ‪ m‬מפני הקליפה המוארקת‪ .‬חשב את מהירותו‬ ‫כשיפגע בפני הקליפה הפנימית‪ 4) .‬נקודות(‪.‬‬ ‫נניח שבנקודת הפגיעה של האלקטרון נקדח חור קטן כך שהאלקטרון חודר לכדור‬ ‫שרדיוסו ‪ .2R‬האם המהירות של האלקטרון בתוך הכדור תגדל תקטן או לא תשתנה? נמק‪.‬‬ ‫)‪ 6‬נקודות(‬ ‫שאלה מספר ‪2‬‬ ‫‪V‬‬ ‫המעגל החשמלי הבא כולל מקור מתח) ‪, (ε,r‬שני נגדים ‪ R1 = 3Ω‬ו‪R2 = 1Ω -‬‬ ‫מכשירי מדידה אידיאליים ושני מפסקים ‪ S1‬ו‪. S2-‬‬ ‫‪S‬‬ ‫א( גם כאשר שני המפסקים סגורים‪ ,‬וגם כאשר ‪ S1‬סגור ו‪S2-‬‬ ‫פתוח‪ ,‬מתפתח במעגל אותו הספק מנוצל‪.‬‬ ‫מצא את ההתנגדות הפנימית ‪ r‬של מקור המתח‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫באיזה משני המקרים ההספק המבוזבז קטן יותר? הסבר‪.‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫ב( כאשר ‪ S1‬פתוח ו‪ S2‬סגור‪ ,‬הוריית הוולטמטר היא ‪.1.2 V‬‬ ‫מהי הוריית האמפרמטר ?‬ ‫‪.1‬‬ ‫מהו כא"מ‪ ,ε ,‬של מקור המתח?‬ ‫‪.2‬‬ ‫ג( לרשותך נורה חשמלית עליה רשום ‪ .2.1V , 1.47 W‬כאשר‬ ‫שני המפסקים סגורים‪:‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫איזה מבין הנגדים ‪ R1‬או ‪ R2‬עליך להחליף בנורה זו על‬ ‫מנת שההספק המנוצל במעגל יהיה מכסימלי? נמק‪.‬‬ ‫האם הנורה תאיר באורה המלא? הסבר‪.‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪R1‬‬ ‫‪R2‬‬ ‫‪S2‬‬ ‫שאלה מס' ‪3‬‬ ‫נתונות שלוש סוללות בעלות כא"מ שווה והתנגדות פנמית שונה‪ .‬ההתנגדויות הפנימיות‬ ‫של הסוללות הן‪ r2 = 1.5r , r1 = 0.5r :‬ו‪ r3 = 3r -‬בהתאמה‪ .‬מחברים אל שלוש הסוללות‬ ‫המחוברות בטור נגד משתנה ומודדים את המתח על הנגד המשתנה ואת הזרם במעגל‪.‬‬ ‫תלמיד עורך ניסוי בו הוא משנה את ההתנגדות החיצונית ומודד את המתח על הנגד‬ ‫המשתנה ואת הזרם במעגל‪ .‬להלן המדידות שערך התלמיד‪.‬‬ ‫מתח על הנגד החיצוני )בוולט(‬ ‫הזרם )באמפר(‬ ‫‪5.5‬‬ ‫‪0.5‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪4.5‬‬ ‫‪1.5‬‬ ‫‪3.5‬‬ ‫‪2.5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫א‪ .‬מצא את הקשר בין מתח ההדקים לזרם במעגל‪ 5 ).‬נק'(‬ ‫ב‪ .‬שרטט גרף של המתח על הנגד החיצוני כתלות בזרם במעגל‪ 4 ) .‬נק'(‬ ‫ג‪.‬‬ ‫בעזרת הגרף ששרטטת‬ ‫‪ .1‬מצא את הכא"מ של כל סוללה‪ 3) .‬נק'(‬ ‫‪ .2‬מצא את ההתנגדות הפנימית של כל סוללה‪ 4) .‬נק'(‬ ‫‪ .3‬מצא את זרם הקצר‪ 3 ) .‬נק'(‬ ‫ד‪.‬‬ ‫מצא עבור איזה ערך של נגד חיצוני נקבל את ההספק המכסימלי‪ ,‬מצא את ההספק‬ ‫המכסימלי המתקבל‪ 5) .‬נק'(‬ ‫ה‪ .‬מחברים שלוש סוללות זהות‪ ,‬הכא"מ של כל סוללה ‪ 1.5volte‬וההתנגדות הפנימית של‬ ‫כל סוללה היא ‪ . 0.5Ω‬בכל פעם חיבור הסוללות משתנה‪.‬‬ ‫שרטט גרף של מתח ההדקים כתלות בזרם בכל אחד מהמצבים המתוארים להלן‪.,‬‬ ‫חשב את נקודות החיתוך עם הצירים ואת שיפועי הגרפים‪.‬‬ ‫‪ .1‬מחברים את הסוללות בטור‪ 3) .‬נק'(‬ ‫‪ .2‬מחברים את הסוללות בטור שאחת מהן הפוכה‪ 3 ) .‬נק'(‬ ‫‪ .3‬מחברים את שלושת הסוללות במקביל‪ 3) .‬נק'(‬ ‫שאלה מספר ‪4‬‬ ‫בסליל ארוך שצפיפות כריכותיו ‪ n‬ליפופים‬ ‫למטר ומחוגו ‪ ,2a‬עובר זרם המשתנה בזמן‪.‬‬ ‫הפונקציה המתארת את גודלו של הזרם‬ ‫כפונקציה של הזמן הוא‪:‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪. i( t ) = α ⋅ i0 t‬‬ ‫סליל קטן הנמצא בתוך הסליל הגדול בעל ‪N‬‬ ‫כריכות‪ ,‬ורדיוס ‪ a‬מחובר לנגד שהתנגדותו ‪.R‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫כתוב ביטוי לשדה המגנטי דרך הסליל‬ ‫הגדול‪ .‬קבע גם את כיונו‪ 5) .‬נק'(‬ ‫כתוב ביטוי לשטף המגנטי דרך הסליל‬ ‫הקטן‪ 6) .‬נק'(‬ ‫ב‪ .‬מצא את הכא"מ המושרה בסליל הקטן‪6) .‬‬ ‫נק'(‬ ‫ג‪.‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫מצא את גודלו של זרם המושרה בנגד‪ 4) .‬נק'(‬ ‫מה כיוון הזרם המושרה בנגד? הסבר‪ 6) .‬נק'(‬ ‫‪y‬‬ ‫‪x R‬‬ ‫ד‪ .‬מצא את הזרם המושרה על הסליל הקטן כאשר הזרם בסליל הראשוני )הגדול( הוא זרם‬ ‫קבוע‪ 6) .‬נק'(‬ ‫שאלה מספר ‪5‬‬ ‫בתוך שדה מגנטי אחיד ‪ B‬מצויה הצלע התחתונה )שאורכה ‪ (l =0.1m‬של מעגל חשמלי‬ ‫מלבני )ראה תרשים ו'(‪.‬‬ ‫המעגל החשמלי מורכב מסוללה נגד משתנה ומסגרת מלבנית מוליכה שזורם בה זרם ‪.i‬‬ ‫המעגל החשמלי תלוי בצד אחד של מאזניים מאוזנים ובעלי זרועות שוות כשבצידם השני‬ ‫משקולת‪ .‬מאזנים את המאזנים כאשר לא זורם זרם בכריכה‪.‬‬ ‫תלמיד ערך ניסוי‪ .‬הוא שינה את הזרם ובכל פעם הוסיף משקולות ואזן את המאזניים‪.‬‬ ‫התלמיד רשם את התוצאות בטבלה הבאה‪:‬‬ ‫המסה המאזנת בגרמים‬ ‫הזרם באמפר‬ ‫‪60‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪70‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪80‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪90‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪100‬‬ ‫‪5‬‬ ‫א‪ .‬במצב המתואר‬ ‫‪ .1‬קבע את כיוון השדה המגנטי‪ .‬נמק‪ 3) .‬נק'(‬ ‫‪ .2‬קבע איזה צד הוא הקוטב הצפוני‪ .‬נמק‪ 2) .‬נק'(‬ ‫ב‪ .‬רשום את הקשר הפיזיקאלי בין המסה המאזנת לבין הזרם בכריכה‪ 6) .‬נק'(‬ ‫ג‪.‬‬ ‫שרטט גרף של המסה המאזנת למול הזרם בכריכה ומצא‪:‬‬ ‫‪ .1‬את המסה של המסגרת המוליכה)סוללה ‪ +‬מסגרת מוליכה‪ +‬נגד משתנה(‪ 3) .‬נק'(‬ ‫‪ .2‬את עוצמת השדה המגנטי‪ 3) .‬נק'(‬ ‫הסבר חישוביך!‬ ‫ד‪ .‬מסובבים את המסגרת המלבנית ב‪ 45º -‬סביב הציר האנכי מהמצב הראשוני‪ ,‬כאשר זרם‬ ‫של ‪ 5‬אמפר זורם בכריכה‪ .‬בכמה יש לשנות את משקל הכף השמאלית כדי לאזן את‬ ‫המאזניים? האם צריך להוסיף משקל או לגרוע? הסבר‪ 8) .‬נקודות(‬ ‫ה‪ .‬מסובבים את המסגרת המלבנית ב‪ 45º -‬נוספות סביב הציר האנכי )כלומר‪ 90º ,‬ביחס‬ ‫למצב ההתחלתי(‪ .‬איזה משקולת יש לשים כעת עת המאזניים כדי לאזנם? הסבר‪8) .‬‬ ‫נקודות(‬ ‫בהצלחה☺‬