‫הפקולטה למדעי הטבע‬ ‫המחלקה לפיזיקה‬ ‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪2‬‬ ‫‪ .1‬שני חוטים ארוכים מקבילים מופרדים ע"י ‪ 57.0‬ס"מ‪ ,‬נמצאים בניצב למישור הדף כמתואר באיור‪ 7‬תיל ‪W1‬‬ ‫נושא זרם של ‪ 6.6 A‬אל תוך הדף‪ 7‬מה גודלו וכוונו של הזרם בתיל ‪ W2‬כדי שהשדה המגנטי השקול יתאפס‬ ‫בנקודה ‪?P‬‬ ‫‪W1‬‬ ‫‪ 57.0‬ס"מ‬ ‫‪W2‬‬ ‫‪ 570‬ס"מ‬ ‫‪P‬‬ ‫‪4.4 A‬‬ ‫‪ .2‬דסקה בעלת רדיוס ‪ R‬טעון בצפיפות המטען ‪ σ‬מסתובב במהירות זוויתית ‪ 7ω‬חשב את השדה המגנטי‬ ‫שנוצר בגובה ‪ H‬על ציר הסיבוב‪7‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪ .3‬בתוך תיל ישר ארוך שרדיוסו ‪ a‬זורם זרם בעל צפיפות המשתנה מתכונתית למרחק מן הציר‪:‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪  0 Ir 2 ‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫את השדה המגנטי בתוך התיל‪ 7‬בטא אותו בעזרת הזרם הכללי הזורם בתיל‪ 2a 3  7‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ .4‬בצינור גלילי חלול ארוך בעל רדיוס ‪ R‬זורם זרם ‪ 7 io‬תיל מונח באופן מקביל לצינור במרחק ‪( 3R‬ממרכז התיל‬ ‫אל מרכז הצינור)‪ 7‬נקודה ‪ P‬נמצאת במרחק ‪ 2R‬ממרכז הצינור ובמרחק ‪ R‬מהתיל‪ 7‬מצא את הגודל ואת הכיוון‬ ‫של הזרם בתיל הגורם לשדה מגנטי שקול בנקודה ‪ P‬שגודלו שווה לגודל השדה המגנטי במרכז הצינור אבל‬ ‫כיוונו הוא הפוך‪7‬‬ ‫‪3 ‬‬ ‫‪ io ‬‬ ‫‪8 ‬‬ ‫‪ 7 j  j0‬מצא‬ ‫‪‬‬ ‫‪ .5‬הראה כי השדה המגנטי בתוך גליל אינסופי בעל רדיוס ‪ a‬הנושא זרם בצפיפות ‪ J‬עשוי להיכתב כ‪-‬‬ ‫‪   ‬‬ ‫‪7 B  o J r‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫הפקולטה למדעי הטבע‬ ‫המחלקה לפיזיקה‬ ‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪2‬‬ ‫המקביל לציר של‬ ‫‪ .6‬רדיוס החתך של תיל מוליך ישר וארוך הוא ‪ 7R‬בתוך המוליך יש חלל ברדיוס ‪a‬‬ ‫החלל הוא ‪ 7b‬אם‬ ‫המוליך‪ 7‬המרחק בין ציר המוליך לצירו של ‪‬‬ ‫המערכת נושאת זרם עם צפיפות זרם אחידה ‪ J‬לאורך הציר ‪ ,‬מצא את השדה המגנטי בתוך החלל‪( 7‬בציור‬ ‫‪‬‬ ‫‪ b‬הוא הווקטור המחבר מרכז הגליל עם מרכז החלל)‪7‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪2a‬‬ ‫‪   ‬‬ ‫תשובה‪B  o J  b :‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ .7‬מהו השדה המגנטי בגובה ‪ z‬מעל ממרכזו של לוח אינסופי‪ ,‬שעוביו ‪ ,d‬הנושא צפיפות זרם קבועה ‪ j‬בכיוון‬ ‫מאונך לדף (ראה שרטוט) נתון על ידי‪:‬‬ ‫‪ j0 d‬‬ ‫‪: z  d /2‬‬ ‫‪‬‬ ‫תשובה‪:‬‬ ‫‪B 2‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ j0 z ; z  d / 2‬‬ ‫‪ .8‬גוף‪ ,‬בעל אורך אינסופי וטעון‪ ,‬נע במהירות קבועה ‪( v‬ראה שרטוטים)‪ 7‬מצא את השדה המגנטי במרחק‬ ‫‪ r‬מן ציר הגוף עבור כל אחד מהמקרים הבאים‪:‬‬ ‫א) חוט בעל צפיפות מטען קווית ‪7 ‬‬ ‫ב) צינור בעל עובי קליפתי זניח‪ ,‬רדיוס ‪ R‬וצפיפות שטחית המטען‬ ‫‪ 0 v‬‬ ‫תשובות‪( :‬א)‬ ‫‪2r‬‬ ‫‪( , B ‬ב)‬ ‫‪ 0 Rv‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪7‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪2‬‬ ‫הפקולטה למדעי הטבע‬ ‫המחלקה לפיזיקה‬ ‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪2‬‬ ‫‪ .9‬במקרה (א) (התיל) של התרגיל הקודם‪ ,‬חשב את‬ ‫א) הכח השקול (חשמלי‪+‬מגנטי) שפועל על מטען ‪ q‬שנע במהירות קבוע ‪7 u‬‬ ‫ב) המהירות בה המטען חייבת לנוע כדי שהכח השקול יתאפס (חשב את ערך מספרי של הקבועים‬ ‫שמופיעים בפתרון שמצאת)‪7‬‬ ‫‪ .11‬בלוח אינסופי בעל עובי ‪ h‬קיים חלל גלילי אינסופי בעל רדיוס ‪ 7 h / 2‬בכל הנפח של הלוח זורם זרם‬ ‫(חוץ מהחלל) במקביל לציר החלל‪ 7‬צפיפות הזרם הקבועה שווה ל‪ 7 j -‬מצא את השדה המגנטי כפונקציה‬ ‫של מרחק מציר החלל בכיוון אנכי ללוח‪7‬‬ ‫‪ j0 h ‬‬ ‫‪h ‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪: z  h/2‬‬ ‫‪ 2  4 z ‬‬ ‫תשובה‪:‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪z‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪j0‬‬ ‫‪; z  h/2‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪7 .11‬בתיל שארכו ‪ L‬זורם זרם ‪ 7I‬חשב את ‪ B‬בנקודה ‪ P‬הנמצאת במרחק ‪ b‬בניצב לתיל ובמרחק ‪ a‬מקצה התיל‬ ‫‪b‬‬ ‫‪a‬‬ ‫‪I‬‬ ‫‪ .12‬מצא את ‪ B‬בנקודה ‪ P1‬הנמצאת בגובה ‪ z‬על הציר של הלולאה מרובעת בעלת צלע ‪ L‬בה זורם זרם ‪7I‬‬ ‫‪z‬‬ ‫‪ .13‬תיל ארוך מכופף כאשר לכיפוף יש רדיוס ‪ 7a‬מצא את השדה ‪ B‬בנקודה ‪ P‬אשר במרכז הכיפוף‪ ,‬אם התיל‬ ‫נושא זרם ‪7I‬‬ ‫‪ 1 1  o I‬‬ ‫‪  ‬‬ ‫‪  2  2a‬‬ ‫‪3‬‬ ‫הפקולטה למדעי הטבע‬ ‫המחלקה לפיזיקה‬ ‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪2‬‬ ‫‪ .14‬תיל באורך ‪ 2L‬מכופף באמצע בזווית של ‪ 05‬מעלות‪ 7‬מצא את ‪. B‬‬ ‫‪ a b‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ I‬‬ ‫‪ b a  1  1 o‬‬ ‫‪ a 2  b 2 a b  4‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪w‬‬ ‫‪ .15‬פס מתכת ארוך מאד בעל רוחב ‪ w‬נמצא במישור ‪ x-z‬בין ‪ 7 x  ‬צפיפות זרם משטחית ˆ‪ J s  jz‬זורם‬ ‫‪2‬‬ ‫בפס‪ 7‬מצא את ‪ B‬בנקודה שבגובה ‪7y‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪w‬‬ ‫‪;  o j arctan‬‬ ‫‪2 y ‬‬ ‫‪ 2‬‬ ‫‪ .16‬חשב את השדה המגנטי שבוצר ע"י טבעת בעל רדיוס ‪ R‬הנושא זרם ‪I‬‬ ‫א) במרכז הטבעת‬ ‫ב) בנקודה שבגובה ‪ y‬על ציר הטבעת‬ ‫‪4‬‬ ‫הפקולטה למדעי הטבע‬ ‫המחלקה לפיזיקה‬ ‫קורס ‪ :‬פיזיקה ‪2‬‬ ‫‪ .17‬העזר בתוצאה של התרגיל הקודם כדי לחשב את השדה המגנטי ששורר בציר הסימטרי של סליל גלילי בעל‬ ‫רדיוס ‪ R0‬אורך ‪ L‬ו ‪ N‬כריכות צפופות כאשר הוא נושא זרם ‪7I‬‬ ‫‪dx‬‬ ‫הערה‪ :‬עבור כריכ ות צפופות ניתן להשתמש בקירוב הרצף‪ ,‬הזרם על כל טבעת זרם אינפיניטסימאלי בעל‬ ‫‪NI‬‬ ‫עובי ‪ dx‬הוא ‪dx‬‬ ‫‪L‬‬ ‫‪7 dI ‬‬ ‫‪NI‬‬ ‫‪dx‬‬ ‫‪L‬‬ ‫‪dI ‬‬ ‫‪dx‬‬ ‫‪ .18‬ארבעה תילים ארוכים מקבילים זה לזה ומסודרים בריבוע‪ 7‬הם נושאים זרם שווה ‪ I‬שיוצא מן הדף‪ 7‬חשב את‬ ‫הכוח ליח' אורך על אחד הטיילים‪ 7‬תן גודל וכיוון‪ 7‬הנח כי ‪ i  18.7 A‬ו‪( a  24.5cm -‬במקרה של תנועה‬ ‫מקבילה של חלקיקם טעונים בפלזמה זה ידוע כאפקט פינץ')‪7‬‬ ‫‪5‬‬