‫שאלה ‪13‬‬ ‫למקור מתח בעל כא"מ ‪ ε‬והתנגדות פנימית ‪ r‬מחוברות במקביל ‪ n‬נורות זהות‪.‬‬ ‫לכל נורה התנגדות ‪ . RL‬בפתרונך הנח כי ההתנגדות ‪ RL‬קבועה ואינה תלויה בעוצמת‬ ‫הזרם‪.‬‬ ‫א‪ .‬רשום ביטוי של מתח הדקי המקור ‪ V‬באמצעות ‪ RL , r , ε‬ו‪ 10) . n -‬נקודות(‬ ‫ב‪ .‬מגדילים את מספר הנורות המחוברות במקביל למקור המתח‪ .‬האם כתוצאה מכך‬ ‫‪1‬‬ ‫עוצמת הזרם בכל אחת מהנורות גדלה‪ ,‬קטנה או אינה משתנה ? נמק‪ 6 ) .‬נקודות(‬ ‫‪3‬‬ ‫ניתן לבטא את הקשר בין הפרמטרים השונים על ידי המשוואה ‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪r‬‬ ‫‪1‬‬ ‫=‬ ‫‪⋅n +‬‬ ‫‪V ε ⋅ RL‬‬ ‫‪ε‬‬ ‫‪.‬‬ ‫תלמידים ביצעו ניסוי עם נורות זהות‪ ,‬כאשר על כל נורה רשום ‪ .20W ,12V‬לכל אורך‬ ‫הניסוי אף נורה לא נשרפה‪ .‬התלמידים שינו את מספר הנורות ‪ n‬המחוברות במקביל‬ ‫למקור ובדקו כיצד משתנה מתח הדקי המקור ‪ .V‬בעקבות הניסוי בנו גרף ליניארי וקיבלו‬ ‫‪1‬‬ ‫משוואת קו המגמה‪= 0.0007 n + 0.0769 :‬‬ ‫‪V‬‬ ‫) ראה תרשים( ‪.‬‬ ‫‪14‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪10‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪2‬‬ ‫)‪1/V (1/Volt‬‬ ‫‪0.086‬‬ ‫‪0.085‬‬ ‫‪0.084‬‬ ‫‪0.083‬‬ ‫‪0.082‬‬ ‫‪0.081‬‬ ‫‪0.08‬‬ ‫‪0.079‬‬ ‫‪0.078‬‬ ‫‪0.077‬‬ ‫‪0.076‬‬ ‫‪0‬‬ ‫‪n‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫חשב את כא"מ המקור ואת התנגדותו הפנימית לפי קו המגמה‪ 10) .‬נקודות(‬ ‫ד‪.‬‬ ‫כמה נורות לכל היותר יכולים התלמידים לחבר בזמן הניסוי‪ ,‬כך שהמתח על כל נורה לא‬ ‫ירד מתחת ל‪ 7) ? 12V -‬נקודות(‬ ‫שאלה ‪14‬‬ ‫נתון מעגל כמתואר בתרשים‪ .‬במעגל מצויים ‪ 3‬מפסקים פתוחים‪ .‬סוגרים את ‪.Q‬‬ ‫א( מתי הוראת הוולטמטר גדולה יותר ? לפני סגירת המפסק או אחרי? הסבר‪5) .‬‬ ‫נק' (‬ ‫‪V‬‬ ‫ב( ‪ .I‬סוגרים גם את ‪ .M‬מה יקרה לעוצמת האור של‬ ‫הנורה ‪ ? Ry‬נמק‪ 4) .‬נק' (‬ ‫‪ .II‬מה יקרה להוראת הוולטמטר? הסבר‪ 4 ) .‬נק'(‬ ‫‪ε, r‬‬ ‫ג( ‪ .I‬סוגרים גם את ‪ . N‬האם כעת נורה ‪ Ry‬תאיר‬ ‫באור חזק יותר? נמק‪ 4) .‬נק' (‬ ‫‪ .II‬מה יקרה להוראת הוולטמטר? הסבר‪ 4) .‬נק' (‬ ‫ד( נתון כי הוראת האמפרמטר ‪ ) A1‬כשכל‬ ‫המפסקים סגורים(‬ ‫‪Q‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪N‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪A2‬‬ ‫‪RX‬‬ ‫היא ‪ .1.5 A‬הוראת‬ ‫הוולטמטר – ‪ 22V‬הוראת האמפרמטר ‪ A2‬היא‬ ‫‪.0.5A‬‬ ‫‪A1‬‬ ‫‪.Rx= 10Ω‬‬ ‫מצא התנגדות הנגדים ‪ 6) .R‬נק'(‬ ‫ה( מצא התנגדות הנורה ‪ 6 1/3 ) .Ry‬נק'(‬ ‫‪RY‬‬ ‫‪RX‬‬ ‫‪M‬‬ ‫שאלה ‪15‬‬ ‫המעגל החשמלי המתואר בתרשים כולל‪ :‬מקור מתח )‪ ,(ε, r‬נגד ‪ ,R0=10Ω‬ריאוסטט‬ ‫‪ ,R‬מכשירי מדידה אידיאליים ושני מפסקים; ‪.S2 ,S1‬‬ ‫‪ε, r‬‬ ‫התנגדות תילי החיבור זניחה‪.‬‬ ‫‪S1‬‬ ‫‪R0‬‬ ‫‪A1‬‬ ‫‪P‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪A2‬‬ ‫‪S2‬‬ ‫‪K‬‬ ‫‪N‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪M‬‬ ‫א‪ .‬כאשר שני המפסקים פתוחים‪ ,‬מראה הוולטמטר ‪ .10V‬כאשר המפסק ‪ S1‬סגור‪,‬‬ ‫והמפסק ‪ S2‬פתוח‪ ,‬מראה הוולטמטר ‪.8 V‬‬ ‫מצא את הכא"מ ‪ ε‬של מקור המתח ואת ההתנגדות הפנימית שלו‪ 6) .r ,‬נקודות(‪.‬‬ ‫ב‪ .‬כאשר המפסק ‪ S1‬פתוח‪ ,‬המפסק ‪ S2‬סגור‪ ,‬והגררה ‪ K‬נמצאת בקצה ‪ N‬של‬ ‫הריאוסטט‪ ,‬המתח הנמדד על ידי הוולטמטר קטן פי ‪ 1.5‬מהכא"מ ‪ ε‬של מקור‬ ‫המתח‪ .‬מהי ההתנגדות ‪ R‬של הריאוסטט? )‪ 6‬נקודות(‪.‬‬ ‫ג‪ .‬כאשר המפסק ‪ S2‬סגור‪ ,‬והמפסק ‪ S1‬פתוח )כמו בסעיף ב'(‪ :‬באיזו נקודה יש‬ ‫להציב את גררת הריאוסטט ‪ ,K‬על מנת שהזרם דרך המקור יהיה מקסימלי?‬ ‫מהו המתח שמראה הוולטמטר במצב זה? )‪ 6‬נקודות(‪.‬‬ ‫ד‪ .‬עתה סוגרים את שני המפסקים ‪ S1‬ו‪ S2-‬מהי הוריית כל אחד מהאמפרמטרים‬ ‫ושל הוולטמטר כאשר גררת הריאוסטט ‪ K‬מוצבת בנקודה ‪ 4) ?M‬נקודות(‪.‬‬ ‫שאלה ‪16‬‬ ‫תלמיד חיבר את המעגל המתואר בתרשים‪ .‬באמצעות הנגד המשתנה ‪ R‬שינה‬ ‫התלמיד את הזרם במעגל ומדד את המתחים על הרכיבים השונים‪ .‬התלמיד אסף‬ ‫את מדידותיו ושרטט גרפים המתארים את המתח ‪ V1‬על המקור ואת המתח ‪ V3‬על‬ ‫הנגד המשתנה‪ ,‬כפונקציה של עוצמת הזרם‪ .‬כל מכשירי המדידה ניתנים להיחשב‬ ‫כאידיאליים‪.‬‬ ‫‪ε, r‬‬ ‫)‪V(V‬‬ ‫‪R‬‬ ‫א‪ .‬כתוב ביטוי המתאר את המתח ‪ V1‬על המקור כפונקציה של הזרם )בטא‬ ‫בעזרת ‪ R0, r, I‬ו‪ 6) (ε -‬נק'(‬ ‫ב‪ .‬כתוב ביטוי המתאר את המתח ‪ V3‬על הנגד המשתנה כפונקציה של הזרם‬ ‫)בטא בעזרת ‪ R0, r, I‬ו‪ 8) .(ε -‬נק'(‬ ‫ג‪.‬‬ ‫היעזר בגרפים ומצא מהם ‪ ,r , ε‬ו‪ . R0 -‬הסבר את שיקוליך‪ 8) .‬נק'(‬ ‫ד‪ .‬העתק את התרשים למחברתך וצייר על אותה מערכת צירים גרף המתאר‬ ‫את ‪ V2‬כפונקציה של הזרם ‪ .‬הסבר את שיקוליך‪ 7) .‬נק'(‪.‬‬ ‫ה‪ .‬הסבר מה צריך התלמיד לעשות כדי למדוד בניסוי את הנקודה )‪(0,12‬‬ ‫בגרף ‪ V1‬ואת הנקודה )‪ (2,0‬בגרף ‪ 4 1/3) .V3‬נקודות(‬ ‫שאלה ‪17‬‬ ‫במעגל המתואר בתרשים‪ ,‬סוללה אידיאלית וארבעה נגדים זהים‪ .‬התנגדות כל אחד‬ ‫מן הנגדים מסומנת באות ‪ R‬אך אינה נתונה‪ .‬הנקודה ‪ D‬מהווה קצה של מתג היכול‬ ‫להתחבר לארבע נקודות שונות המסומנות בספרות מ‪ 1-‬עד ‪.4‬‬ ‫בין הנקודות ‪ k‬ו – ‪ l‬מחובר מד מתח אידיאלי‪.‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪l‬‬ ‫‪k‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪D 23‬‬ ‫‪R‬‬ ‫כאשר המתג ‪ D‬מחובר לנקודה מס' ‪ ,2‬מורה מד המתח ‪. V1 = 6V‬‬ ‫א‪ .‬מצא את כא"מ הסוללה‪.‬‬ ‫ב‪ (1 .‬מה יורה מד המתח כאשר נחבר את המתג ‪ D‬לנקודה ‪?3‬‬ ‫‪ (2‬מה יורה מד המתח כאשר נחבר את המתג ‪ D‬לנקודה ‪?1‬‬ ‫ג‪ .‬כאשר המתג ‪ D‬מחובר לנקודה ‪ 4‬מורה מד המתח ‪ . V ′‬מחברים בין הנקודות ‪l‬‬ ‫ו – ‪ k‬נגד נוסף במקביל לנגד הקיים‪ .‬התנגדות הנגד החדש אינה ידועה‪.‬‬ ‫האם המתח עליו יורה הוולטמטר עתה‪ ,‬יגדל או יקטן? הסבר ללא חישוב!‬ ‫ד‪ .‬מחליפים את הסוללה בסוללה חדשה בעלת כא"מ והתנגדות פנימית שאינם‬ ‫ידועים‪.‬‬ ‫כאשר המתג ‪ D‬מחובר לנקודה מס' ‪ 2‬מורה מד המתח ‪. 8V‬‬ ‫כאשר המתג ‪ D‬מחובר לנקודה מס' ‪ 1‬מורה מד המתח ‪. 6V‬‬ ‫‪R‬‬ ‫‪ (1‬הראה כי התנגדותה הפנימית של הסוללה היא‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ (2‬חשב את כא"מ הסוללה החדשה‪.‬‬ ‫‪.‬‬ ‫שאלה ‪18‬‬ ‫מעגל חשמלי מורכב ממקור כא''מ‪ ,‬ארבעה נגדים‪ ,‬שלושה מדי מתח ומפסק אחד‬ ‫)ראה תרשים(‪ .‬הנח כי מדי המתח הינם אידיאליים‪ .‬נתון‪,‬כי ‪.R2=6Ω‬‬ ‫‪M‬‬ ‫‪R1‬‬ ‫‪R3‬‬ ‫‪ε,r‬‬ ‫‪V3‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪R4‬‬ ‫‪R2‬‬ ‫‪V2 V‬‬ ‫‪V1 V‬‬ ‫כאשר המפסק פתוח )המצב הנראה בתרשים(‪ ,‬מורים שני מדי המתח‬ ‫השמאליים‪:‬‬ ‫‪.V1=55V, V2=30v‬‬ ‫א‪ .‬הסבר את משמעות ההנחה כי מדי המתח הם אידיאליים‪ 4) .‬נק'(‬ ‫ב‪ .‬חשב את התנגדות הנגד ‪ 8) .R1‬נק'(‬ ‫ג‪ .‬מה מורה מד המתח ‪ V3‬כאשר המפסק פתוח? נמק‪ 51/3) .‬נק'(‬ ‫כאשר המפסק סגור מורים שלושת מדי המתח‪V1=54V, V2=24V, V3=12V :‬‬ ‫‪.‬‬ ‫ד‪ .‬חשב את ההתנגדויות ‪ R3‬ו‪ 8).R4 -‬נק'(‬ ‫ה‪ .‬חשב את ‪ ,ε‬כא''מ המקור ואת ‪ ,r‬התנגדותו הפנימית‪ 8) .‬נק'(‬ ‫שאלה ‪19‬‬ ‫תלמיד רצה לחקור נתוניה של סוללה שקיבל‪ .‬לצורך כך השתמש במעגל‬ ‫הבא‪:‬‬ ‫במהלך הניסוי שינה התלמיד בכל פעם את ההתנגדות של הריאוסטט ומדד את‬ ‫הזרם במעגל‪ .‬הנח שהתלמיד השתמש במד זרם אידיאלי‪.‬‬ ‫התלמיד בנה טבלה של ערכי ההתנגדות של הנגד המשתנה ‪ ,R‬והערכים ההפכיים‬ ‫‪1‬‬ ‫‪I‬‬ ‫לזרם ) (‪ .‬לאחר המדידה העלה התלמיד את נתוניו על הגרף הבא‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫א‪ .‬מצא את הקשר בין‬ ‫‪I‬‬ ‫לבין ההתנגדות של הנגד המשתנה ‪ 8 ) R‬נק'(‬ ‫ב‪ .‬מצא מתוך הגרף הנתון ומהקשר שמצאת בסעיף א' את הכא"מ של הסוללה בה‬ ‫השתמש התלמיד‪ 6 ) .‬נק'(‬ ‫ג‪ .‬מצא מתוך הגרף הנתון ומהקשר שמצאת בסעיף א' את ההתנגדות הפנימית של‬ ‫הסוללה בה השתמש התלמיד‪ 6 ) .‬נק'(‬ ‫ד‪ .‬מהי המשמעות הפיסיקלית של נקודת החיתוך של הגרף עם ציר ‪ 8 ) . R‬נק'(‬ ‫ה‪ .‬התלמיד חיבר נגד נוסף בטור למעגל‪ .‬התנגדותו של הנגד הנוסף לא ידועה‪ .‬לאחר‬ ‫שחזר על הניסוי קיבל התלמיד את הגרף החדש הבא ) הגרף העליון הוא הגרף של‬ ‫המדידה החדשה והגרף התחתון הוא הגרף של המדידה המקורית ( ‪:‬‬ ‫מצא מתוך הגרף את ערכו של הנגד הנוסף‪ 5 ) .‬נק'(‬ ‫שאלה ‪20‬‬ ‫שני מטענים נקודתיים שווים ‪ q‬מסודרים לפי התרשים )‪:(a‬‬ ‫א‪.‬שרטט את וקטור השדה בנקודות ‪ 6 ) .R,S,T‬נק'(‬ ‫ב‪.‬מוסיפים מטען נוסף שגודלו ‪ 2q‬כמו בתרשים )‪.(b‬‬ ‫ האם לאחר ההוספה עוצמת השדה בנקודה ‪ R‬תגדל‪ ,‬תקטן או לא תשתנה? נמק את‬‫תשובתך מבלי לחשב‪ 4) .‬נק'(‬ ‫ שרטט )בערך( את וקטור השדה החדש בנקודה ‪ . S‬הראה את הדרך‪ 4 ) .‬נק' (‬‫ג‪ .‬מחליפים את המטען הנקודתי ‪ 2q‬בכדור טעון במטען ‪) .2q‬ראה תרשים ‪ ( c‬האם‬ ‫עוצמת השדה בנקודה ‪ R‬תגדל‪ ,‬תקטן או לא תשתנה )יחסית לסעיף ב'(‪ .‬נמק את‬ ‫תשובתך מבלי לחשב‪ 4) .‬נק'(‬ ‫שאלה ‪21‬‬ ‫בין שני לוחות קבל שהמרחק ביניהם ‪ d=20 cm‬תלוי בקצה חוט מבודד כדור מוליך‬ ‫קטן ‪,‬שמסתו ‪ m=10-5 kg‬ומטענו ‪ .q=10-6 C‬הכנסת הכדור בין לוחות הקבל‬ ‫גורמת לחוט לסטות בזוית ‪. α=4o‬בהנחה שהמרחק בין הלוחות ‪ d‬קטן מאד‬ ‫יחסית למימדיהם‪:‬‬ ‫‪d‬‬ ‫א‪ .‬סמן את כיוון השדה החשמלי הפועל בין הלוחות ואת סוג המטען על כל‬ ‫לוח‪.‬הסבר תשובתך‪ 5) .‬נק'(‬ ‫ב‪ .‬סמן את כל הכוחות הפועלים על הכדור לאחר הסטייה‪ 6) .‬נק'(‬ ‫ג‪ .‬מהו הכוח החשמלי הפועל על הכדור והשדה החשמלי בין הלוחות? )‪ 12‬נק'(‬ ‫ד‪ .‬מהו המתח בין לוחות הקבל‪.‬‬ ‫ה‪ .‬מה תהיה זווית הסטייה ‪ α‬כאשר מרחיקים הלוחות למרחק ‪ 2d‬זה מזה? )‪ 5‬נק'(‬ ‫שאלה ‪22‬‬ ‫שני כדורים קטנים זהים )בעלי מסה ‪ m‬כל אחד( נטענו במטענים שונים‪ .‬הכדור‬ ‫האחד )‪ (A‬קשור לחוט מבודד אנכי ואינו חופשי לנוע ומטענו ‪ .q‬הכדור השני )‪(B‬‬ ‫קשור לקצה חוט חופשי שאורכו ‪ ,l‬וקצהו השני קשור לנקודה קבועה על החוט‬ ‫האנכי )ראה תרשים א(‪ .‬מטענו של הכדור השני הוא ’‪ .q‬במצב שווי משקל החוט‬ ‫סוטה מן האנך בזווית ‪ , θ‬ושני הכדורים נמצאים בגובה זהה‪.‬‬ ‫תרשים א'‬ ‫א‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫ה‪.‬‬ ‫תאר את תרשים הכוחות עבור כדור ‪ .B‬הסבר מהו כל כוח ומי מפעיל‬ ‫אותו‪ 6 ) .‬נק'(‬ ‫מה אפשר לומר על סימני המטענים של שני הכדורים? )‪ 3‬נקודות(‬ ‫בטא את מתיחות החוט באמצעות ‪ q’, q , g , m‬ו‪ 6) θ -‬נקודות(‪.‬‬ ‫האם תשתנה זווית הסטייה בשווי משקל אם נחליף בין הכדורים‬ ‫את מטעניהם? הסבר‪ 4) .‬נקודות(‬ ‫האם תשתנה זווית הסטייה בשווי משקל אם נניח בין הכדורים לוח‬ ‫של חומר מבודד? הסבר‪ 4) .‬נקודות(‬ ‫מנמיכים את כדור ‪ A‬כך שהוא קשור עתה במרחק ‪ l‬מן הנקודה שאליה‬ ‫קשור כדור ‪B‬‬ ‫)ראה תרשים ב(‪.‬‬ ‫תרשים ב'‬ ‫ו‪ .‬תאר את תרשים הכוחות עבור כדור ‪ B‬במצב זה‪ .‬הסבר מהו כל כוח ומי‬ ‫מפעיל אותו‪ 6 1/3) .‬נקודות(‬ ‫ז‪ .‬אם פורקים את כל המטען של כדור ‪ – B‬מה קורה לכדורים לאחר מכן ?‬ ‫תאר והסבר‪ 4) .‬נקודות(‬ ‫שאלה ‪23‬‬ ‫בקודקודיו של המעוין ‪ ABCD‬נמצאים המטענים‪:‬‬ ‫‪,qA=qC=20μC‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪B‬‬ ‫‪.qB= -20μC‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪D‬‬ ‫‪C‬‬ ‫צלעות המעוין הן ‪ 40cm‬והזויות החדות הן ‪.60º‬‬ ‫א( מהו הכוח השקול הפועל על המטען החשמלי הנמצא בנקודה ‪ A‬ומהו הכוח‬ ‫השקול הפועל על המטען החשמלי הנמצא בנקודה ‪ 12 ) ?B‬נק'(‬ ‫ב( מהו השדה החשמלי בנקודה ‪) ?O‬נקודת מפגש האלכסונים(‪ 6 ) .‬נק' (‬ ‫ג( חשב את הפוטנציאל החשמלי בנקודות ‪ O‬ו‪ 10 ) .D -‬נק' (‬ ‫ד( ממקמים בנקודה ‪ O‬מטען ‪ .Q=5μC‬מצא את העבודה המתבצעת בהעברת‬ ‫המטען ‪ Q‬מנקודה ‪ O‬לנקודה ‪ .D‬האם השדה החשמלי גורם למעבר זה או כוח‬ ‫חיצוני? נמק‪ 5 1/3) .‬נק' (‬ ‫שאלה ‪24‬‬ ‫שני כדורים קטנים הטעונים במטען שלילי ‪) Q -‬כל אחד( מוחזקים במקומם על ציר‬ ‫ה‪ y-‬בנקודות )‪ ( 0 , d‬ו‪ -( 0, -d) -‬ראה תרשים‪ .‬חלקיק שלישי שמטענו ‪ +q‬נמצא‬ ‫על ציר ה‪ . x-‬נתונים ‪. Q ,q ,d ,k‬‬ ‫א( מהו השדה החשמלי הפועל על המטען‬ ‫‪y‬‬ ‫‪ ) +q‬גודל וכיוון(‪ ,‬כאשר הוא נמצא‬ ‫במרחק ‪ X‬מהראשית ) ‪-X‬נתון(?‬ ‫‪-Q‬‬ ‫ב( מהי העבודה החיצונית הדרושה על מנת‬ ‫להעביר את המטען ‪ +q‬מ‪ x=0-‬ל‪?x=4d -‬‬ ‫האם יש לבצע עבודה המקרה זה או‬ ‫שהשדה עצמו מבצע עבודה?‬ ‫‪d‬‬ ‫‪+q‬‬ ‫‪X‬‬ ‫‪X‬‬ ‫‪-Q‬‬ ‫‪-d‬‬ ‫שאלה ‪25‬‬ ‫נתונים שני כדורים מוליכים ‪ A‬ו‪ , B -‬בעלי רדיוסים ‪ RA‬ו‪ , RB -‬המצוידים בידיות‬ ‫מבודדות‪ ,‬ולוח עשוי חומר מבודד‪ .‬טוענים את הלוח במטען‬ ‫‪B‬‬ ‫חיובי‪ .‬הכדורים אינם טעונים‪.‬‬ ‫א‪ .‬לשני הכדורים רדיוסים שווים ‪.RB =RA‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫)‪ (1‬מצמידים את הכדורים כפי שמתואר בתרשים א'‪ ,‬ולאחר‬ ‫‪+‬‬ ‫תרשים א‬ ‫מכן מרחיקים אותם זה מזה‪ .‬האם לאחר ההרחקה הכדורים‬ ‫יהיו טעונים ? אם לא ‪ -‬הסבר;‬ ‫‪B‬‬ ‫אם כן ‪ -‬ציין מהו סימן מטענו של כל כדור ומהו היחס ‪ qA/qB‬בין‬ ‫‪A‬‬ ‫מטעני הכדורים? הסבר‪ 7 ) .‬נק'(‬ ‫)‪ (2‬מצמידים את הכדורים כמתואר בתרשים ב' ולאחר מכן‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫מרחיקים אותם זה מזה‪ .‬האם מצבם של שני הכדורים לאחר‬ ‫ההרחקה יהיה עתה זהה לזה שהתקבל במקרה הקודם )סעיף ב‬ ‫תרשים ב‬ ‫)‪ ?((1‬אם כן‪ ,‬הסבר‪ .‬אם לא‪ ,‬ציין מהו סימן מטענו של כל כדור ומהו‬ ‫‪B‬‬ ‫היחס ‪ qA/qB‬בין מטעני הכדורים והסבר?‬ ‫‪A‬‬ ‫ב‪ .‬לשני הכדורים רדיוסים שונים‪ 2RB =RA ,‬ובהתחלה הם צמודים‬ ‫כמתואר בתרשים ג'‪ .‬בהמשך מרחיקים את הכדורים למרחק גדול‬ ‫מאד זה מזה ומהלוח הטעון‪ .‬כתוצאה מכך‪,‬‬ ‫)‪ (1‬מהו סימן מטענו של כל כדור ומהו היחס ‪ qA/qB‬בין מטעני‬ ‫הכדורים?‬ ‫נמק‪ 7) .‬נק'(‬ ‫)‪ (2‬מהו היחס ‪ VA/VB‬בין הפוטנציאלים של שני הכדורים ? נמק‪ 7 ) .‬נק'(‬ ‫‪+‬‬ ‫‪+‬‬ ‫תרשים ג‬ ‫‪+‬‬ ‫שאלה ‪26‬‬ ‫בשלושה מקדקודיו של מעוין ‪ ABCD‬מוקמו מטענים‬ ‫‪B‬‬ ‫נקודתיים‪ .‬ב‪ A -‬מטען של ‪ ,4 μc‬ב‪B -‬מטען של ‪20 μc‬‬ ‫וב‪ C-‬מטען של ‪ . 4 μc‬אורך אלכסוני המעוין ‪AC=30‬‬ ‫‪ , cm‬ו‪) BD=40cm -‬ראה תרשים(‪.‬‬ ‫א‪ .‬חשב את עוצמת השדה במרכז המעוין ‪M‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪C‬‬ ‫‪M‬‬ ‫)גודל וכיוון(‪6) .‬נק'(‬ ‫ב‪ .‬חשב את הכוח החשמלי שיפעל על מטען נקודתי‬ ‫שלילי של ‪ -10 μc‬אם יונח במרכז המעוין )גודל‬ ‫וכיוון(‪6) .‬נק'(‬ ‫‪D‬‬ ‫משנים את סימנו של המטען החיובי בן ‪ 4 μc‬הנמצא‬ ‫בנקודה ‪ C‬למטען זהה שלילי‪:‬‬ ‫ג‪ .‬הגדר מהו פוטנציאל וחשב את גודלו בנקודות ‪ M‬ו‪ 8) . D-‬נק'(‬ ‫ד‪ .‬חשב את העבודה הדרושה כדי להעביר את המטען‬ ‫הנקודתי ‪-10 μc‬‬ ‫מקדקוד ‪ D‬למרכז המעוין )נקודה ‪ 5) .( M‬נק'(‬ ‫ה‪ .‬האם ניתן להציב בקודקוד ‪ D‬מטען כך שעוצמת השדה במרכז המעוין‬ ‫תשווה לאפס ? אם כן חשב את המטען‪ ,‬אם לא נמק‪ 4) .‬נק'(‬ ‫ו‪ .‬האם ניתן להציב בקודקוד ‪ D‬מטען כך שהפוטנציאל במרכז המעוין ישווה‬ ‫לאפס ? אם כן‪ ,‬חשב את המטען‪ ,‬אם לא‪ ,‬נמק‪ 4.33) .‬נק'(‬ ‫שאלה ‪27‬‬ ‫שני כדורי מתכת זעירים טעונים במטען חשמלי ‪ Q‬מונחים במערכת צירים ‪.xy‬‬ ‫המרחקים בין השנתות על מערכת הצירים הם ביחידות של ‪ .r0‬המטען ‪ Q1‬מונח‬ ‫בראשית הצירים ו ‪ Q2‬מונח בנקודה ששיעוריה הם )‪ (4r0, 3r0‬כמתואר באיור‪.‬‬ ‫נתון ש ‪ Q1‬חיובי ו ‪ Q2‬שלילי‪ .‬וכן |‪. |Q1|=|Q2‬‬ ‫‪y‬‬ ‫‪Q2‬‬ ‫‪Q1‬‬ ‫‪x‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪ro‬‬ ‫בטא באמצעות ‪ k, r0, Q‬את הגדלים הבאים‪:‬‬ ‫א‪ 1-‬רכיבי השדה החשמלי בנקודה ‪ 8) . A‬נקודות(‬ ‫א‪ 2-‬כיוונו של השדה החשמלי השקול‪ .‬צרף לפתרונך שרטוט מתאים‪ 4) .‬נקודות(‬ ‫א‪ 3-‬הפוטנציאל החשמלי בנקודה זו‪ 4) .‬נקודות(‬ ‫ב‪ 1-‬העתק את השרטוט למחברתך‪ -‬בחר כקנה מידה ‪ 2‬משבצות עבור ‪ . r0‬הוסף ‪7‬‬ ‫קווי שדה שמקורם ב ‪ Q1‬ומייצגים את השדה החשמלי‪ ,‬באופן איכותי‪ ,‬בכל האזור‬ ‫המתוחם על ידי המלבן הגדול באיור‪.‬‬ ‫ב‪ 2-‬הגדר את המושג "משטח שווה פוטנציאל"‪ 3) .‬נקודות(‬ ‫ב‪ 3 -‬הוסף לשרטוט ששרטטת ‪ ,‬קו מקווקו שמתחיל בנקודה )‪ (2r0, 1r0‬ומייצג קו‬ ‫שווה פוטנציאל באזור של השדה החשמלי ‪ .‬הסבר כיצד שרטטת את הקו‪.‬‬ ‫במקרה אחר נתון‪:‬‬ ‫‪, Q1=2µC‬‬ ‫‪, Q2= -2µC‬‬ ‫‪r0= 1m‬‬ ‫ג חשב את תאוצתו של אלקטרון שחולף בנקודה ‪) A‬גודל וכיוון( ‪.‬‬ ‫נקודות(‬ ‫) ‪6 1/3‬‬ ‫שאלה ‪28‬‬ ‫שני מטענים ‪ Qa = 2 µC‬ו‪ Qb = -3 µC -‬נמצאים על ציר ה‪ x-‬במרחק ‪ 19 cm‬אחד מהשני‪.‬‬ ‫א‪ .‬מהי עוצמת השדה החשמלי בנקודה ‪?( d = 14 cm) P‬‬ ‫ב‪ .‬מה גודלו וכיוונו של הכוח שפועל על ‪? Qb‬‬ ‫ג‪ .‬בניסוי אחר שני המטענים קשורים לקצותיו של קפיץ‪ .‬אורכו של הקפיץ‬ ‫במצב רפוי‬ ‫‪ ,s0 = 19 cm‬אורכו של הקפיץ במצב שיווי משקל כאשר‬ ‫המטענים קשורים אליו ‪ .s1 = 10 cm‬מהו קבוע הקפיץ?‬ ‫שאלה ‪29‬‬ ‫גוף נקודתי ‪ A‬הטעון במטען חיובי מוחזק במקום קבוע‪ .‬מקרבים אל הגוף ‪ A‬מוליך‬ ‫ניטרלי ‪ B‬הנמצא תחילה במרחק רב יותר מגוף ‪) .A‬ראה תרשים א'(‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪B‬‬ ‫תרשים א'‪.‬‬ ‫א‪ .‬סמן בתרשים א' את התפלגות המטענים על הגוף ‪ B‬כשהוא נמצא בקרבת‬ ‫הגוף ‪.A‬‬ ‫ב‪ .‬האם גוף ‪ A‬מפעיל כוח חשמלי על המוליך הניטרלי ‪ B‬במצב המתואר‬ ‫בתרשים א'?‬ ‫אם לא‪ -‬נמק‪ ,‬אם כן‪ -‬ציין את כיוון הכוח ונמק‪ 6) .‬נק'(‬ ‫ג‪ .‬האם מתבצעת עבודה על‪ -‬ידי כוח חיצוני בתהליך הבאתו של הגוף הניטרלי‬ ‫‪ B‬אל הגוף ‪ A‬או העבודה מתבצעת על‪ -‬ידי הכוח החשמלי? נמק‪ 8) .‬נק'(‬ ‫ד‪ .‬כשגוף ‪ B‬נמצא במצב המתואר בתרשים א' מאריקים אותו )ראה תרשים ב'(‪.‬‬ ‫סמן בתרשים ב' את התפלגות המטענים על הגוף ‪ B‬במצב החדש‪ .‬האם יש הבדל‬ ‫בין התפלגות המטענים במצב המתואר בתרשים ב' לבין התפלגותם במצב‬ ‫המתואר בתרשים א'? הסבר‪ 5) .‬נק'(‬ ‫‪B‬‬ ‫‪A‬‬ ‫תרשים ב'‪.‬‬ ‫ה‪ .‬האם הכוח המוזכר בסעיף ב' גדל או קטן בעקבות הארקת המוליך ‪ ?B‬נמק‪.‬‬ ‫)‪ 5‬נק'(‬ ‫ו‪ .‬האם העבודה שהוזכרה בסעיף ג' גדלה‪ ,‬קטנה או לא משתנה‪ ,‬אם הגוף ‪B‬‬ ‫מוארק במשך כל תהליך קירובו אל הגוף ‪ ?A‬נמק‪ 41/3) .‬נק'(‬ ‫שאלה ‪30‬‬ ‫שני לוחות מתכת גדולים אופקיים ומקבילים מותקנים כך שהמרחק ביניהם‬ ‫‪ ,6cm‬מחברים את הלוחות למקור מתח וטוענים אותם במטענים שווים בגודלם‬ ‫ומנוגדים בסימנם כך‪ ,‬שהפרש הפוטנציאלים בין הלוחות הוא ‪ 1200‬וולט‪ .‬הלוח‬ ‫העליון נטען במטען שלילי‪ .‬לאחר מכן מנתקים את הלוחות ממקור המתח‪.‬‬ ‫הניחו‪ ,‬שבין הלוחות נוצר שדה חשמלי אחיד‪.‬‬ ‫א‪ .‬הוסיף בתרשים באזור שבין הלוחות ‪ 3‬קווי שדה חשמלי ו‪ 3 -‬משטחים שווי‬ ‫פוטנציאל‪ .‬הסבר‪.‬‬ ‫ק'‬ ‫ב‪ .‬משחררים כדור קטן שמסתו ‪ 0.1g‬ומטענו ‪ 2x10-7 C‬באמצע המרווח בין‬ ‫הלוחות‪ .‬מתברר‪ ,‬שהכדור הקטן מתחיל להאיץ כלפי מעלה‪ .‬הסבר מדוע זה‬ ‫קורה‪.‬‬ ‫ג‪ .‬חשב תוך כמה זמן יגיע הכדור הקטן ללוח העליון‪.‬‬ ‫ד‪ .‬משנים את המרחק בין הלוחות לפני הטעינה באותו הפרש הפוטנציאלים‬ ‫ומתברר‪ ,‬שעכשיו הכדור נשאר במנוחה בנקודה בה שוחרר‪ .‬האם המרחק‬ ‫החדש בין הלוחות גדול או קטן יותר מאשר בטעינה הקודמת? נמק‪.‬‬ ‫שאלה ‪31‬‬ ‫שני לוחות בעלי שטח ‪ A‬כל אחד טעונים במטען ‪ +q‬ו‪ , -q -‬נמצאים במרחק ‪ d‬זה‬ ‫מזה‪.‬הנח שמימדי הלוחות גדולים מאוד יחסית למרחק שביניהם‪ .‬בסעיפים הבאים‬ ‫הזנח את כוח הכובד‪ .‬נתון‪, q= 10-8 C , A= 0.16 m2 :‬‬ ‫‪d = 1 cm‬‬ ‫‪ε0=8.85*10-12 F/m,‬‬ ‫‪-q‬‬ ‫‪+q‬‬ ‫‪-e‬‬ ‫‪N‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪d‬‬ ‫‪d‬‬ ‫‪P‬‬ ‫‪1‬‬ ‫א‪ .‬חשב את צפיפות המטען האחידה של כל לוח‪ 4) .‬נק'(‬ ‫ב‪ .‬חשב את השדה החשמלי )גודל וכיוון( באזורים ‪ 2,1 :‬ו‪ 6) . 3-‬נק'(‬ ‫ג‪ .‬אלקטרון שמסתו ‪ m=9.11·10-31 kg‬ומטענו ‪ e = -1.6·10-19 C‬משוחרר‬ ‫ממנוחה בנקודה ‪. P‬מהי צורת מסלולו ומהו סוג התנועה באזור ‪ ? 2‬הסבר )‪6‬‬ ‫נק'(‬ ‫ד‪ .‬תוך כמה זמן יגיע האלקטרון ללוח הימני? ובאיזו מהירות? )‪ 10‬נק'(‬ ‫הלוח הימני מחורר על ידי מספר נקבים שהאלקטרון יכול לעבור דרכם‪.‬‬ ‫ה‪ .‬מהי צורת מסלולו ומהו סוג התנועה באזור ‪ ?3‬הסבר )‪ 4‬נק'(‬ ‫ו‪ .‬האם האלקטרון יגיע לנקודה ‪ N‬הנמצאת מול נקודה ‪ ?P‬אם לא‪,‬הסבר מדוע‬ ‫לא ואם כן‪ ,‬תוך כמה זמן? )‪ 3‬נק'(‬ ‫שאלה ‪32‬‬ ‫אלקטרון שמהירותו‪ v=6·105 m/s‬נכנם למרחב שבין שני לוחות מתכת‬ ‫מקבילים‪ .‬אורך הלוחות ‪ l=15mm‬ומרחק ביניהם ‪ .d=5mm‬הלוחות מחוברים‬ ‫להפרש פוטנציאלים ‪ .V‬ברגע הכניסה חולף האלקטרון סמוך לקצהו של הלוח ‪A‬‬ ‫) ראה תרשים(‪.‬‬ ‫‪A‬‬ ‫‪d‬‬ ‫א( מה צריך להיות כיוונו של השדה‬ ‫החשמלי בין הלוחות על מנת‬ ‫שהאלקטרון יסטה ממסלולו לכיוון‬ ‫הלוח ‪ ?B‬נמק‪ 3) .‬נק'(‬ ‫‪B‬‬ ‫‪l‬‬ ‫ב( מהי צורת המסלול של האלקטרון בשדה? נמק‪ .‬מצא את משוואת המסלול‬ ‫באמצעות הנתונים שקיבלת והמתח ‪ V‬כפרמטר‪ .‬לכתיבת המשוואה תתייחס‬ ‫למערכת צירים מתאימה )הנח כי כוח הכובד הפועל על האלקטרון זניח בהשוואה‬ ‫לכוח החשמלי(‪ 11 ) .‬נק' (‬ ‫ג( מהו המתח המקסימלי ‪ Vmax‬בין הלוחות‪ ,‬כך שהאלקטרון יוצא מהשדה מבלי‬ ‫לפגוע בלוח התחתון? ) ‪ 9‬נק' (‬ ‫ד( האם תשובותיך לסעיפים הקודמים היו משתנים‪ ,‬אילו למרחב שבין שני הלוחות‬ ‫היה נכנס פרוטון באותה המהירות? נמק את התשובות מבלי לחשב מחדש את‬ ‫המתח‪ 10 1/3.‬נק' (‬ ‫שאלה ‪33‬‬ ‫חלקיקים בעלי מטען ‪ +q‬ומסה ‪ m‬נפלטים ממקור ‪ S‬במהירויות שונות‪ .‬החלקיקים‬ ‫נכנסים אל בין לוחות קבל שבו פועלים שדה חשמלי אחיד ‪ E‬ושדה מגנטי אחיד ‪, B‬‬ ‫כמתואר בתרשים‪ ,‬ונעים בתוכו בקו ישר ללא הסחה‪ .‬השדה המגנטי שורר גם מחוץ‬ ‫לקבל‪.‬‬ ‫‪Ux‬‬ ‫‪V‬‬ ‫‪E‬‬ ‫‪d‬‬ ‫‪S‬‬ ‫במרחק ‪ d‬מנקודת היציאה של החלקיקים מהקבל נמצא נקב קטן דרכו נכנסים‬ ‫החלקיקים אל תוך קבל שני בו לא פועל שדה מגנטי‪ .‬על הקבל השני מופעל מתח‬ ‫עצירה ‪ .V‬ניתן להזניח את כוח הכובד הפועל על החלקיקים‪.‬‬ ‫נתונים‪m ,q ,E ,B :‬‬ ‫א( באיזו מהירות ‪ U‬נעים החלקיקים היוצאים מהקבל הראשון? )‪ 11‬נק' (‬ ‫ב( מהו המרחק ‪ 11 ) ?d‬נק' (‬ ‫ג( מה צריך להיות ערכו המינימלי של המתח ‪ V‬המופעל על הקבל השני‪ ,‬כדי‬ ‫שהחלקיקים הנכנסים לתוכו יעצרו לחלוטין בדיוק בפגיעתם בלוח התחתון? ) ‪1/3‬‬ ‫‪ 11‬נק' (‬ ‫שאלה ‪34‬‬ ‫עורכים ניסוי על מנת לחקור את אופיו הווקטורי של השדה המגנטי‪ .‬לשם כך משתמשים‬ ‫בסילונית מקור מתח‪ ,‬נגד ‪ ,‬אמפרמטרים מצפן וכריכה מעגלית‪ .‬התלמיד חיבר בטור אל‬ ‫הכריכה אמפרמטר‪ ,‬נגד וסוללה‪ ,.‬גודל הנגד הוא ‪ ,10 Ω‬אורך רדיוס הכריכה ‪1mm‬‬ ‫וגודל הכא"מ הוא ‪ .100V‬הנח כי מישור הכריכה הוא אופקי וההתנגדות הפנימית של‬ ‫הסוללה היא אפס‪.‬‬ ‫כריכה אופקית‬ ‫‪R‬‬ ‫‪A‬‬ ‫א‪ .‬סמן את כיוון השדה המגנטי הנוצר על ידי הכריכה וחשב את גודלו‪).‬נמק תשובתך(‬ ‫התלמיד בנה מעגל טורי נוסף המורכב מנגד וסוללה הזהים למעגל הקודם המחוברים‬ ‫לסילונית‪ .‬התלמיד שרטט חתך רוחב של הסילונית‪.‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪O O O O O O‬‬ ‫‪O‬‬ ‫‪O O O O O O‬‬ ‫בתיילים העליונים הזרם יוצא מהדף ובתיילים התחתונים הזרם נכנס אל הדף‪.‬‬ ‫ב‪ .‬סמן את כיוון השדה המגנטי הנוצר במרכזה של הסילונית‪) .‬נמק תשובתך(‬ ‫התלמיד הכניס את הכריכה האופקית למרכזה של הסילונית כך שמישור הכריכה התלכד‬ ‫עם הציר המרכזי של הסילונית‪.‬התלמיד מדד זווית הסחה של ‪ α =300‬בין המחט המגנטית‬ ‫של המצפן לבין הציר האנכי של הסילונית ) התעלם מהשדה המגנטי של כדור הארץ(‪.‬‬ ‫ג‪ .‬שרטט את כיווני השדות המגנטיים הפועלים על מחט המצפן הנמצאת במרכז הסילונית‬ ‫ובמרכז הכריכה במצב בו עובר זרם חשמלי בשני המעגלים וסמן בתרשים את זווית‬ ‫ההסחה ‪α‬‬ ‫ד‪ .‬פתח ביטוי ל‪ tan( α) -‬כפונקציה של צפיפות הליפופים בסילונית‬ ‫ה‪ .‬חשב את צפיפות הליפופים )מספר ליפופים ליחדת אורך(‬ ‫שאלה ‪35‬‬ ‫בניסוי עם מאזני זרם איזן תלמיד את המאזניים והכניסם לתוך סליל בעל צפיפות‬ ‫ליפופים של ‪ 40‬ליפופים ל‪ .cm -‬את הסליל חיבר למקור מתח‪ ,‬כך שזרם בו זרם של‬ ‫‪) 2A‬ראה תרשים ‪ .(1‬בתרשים ‪ 2‬נראים מאזני הזרם במבט על‪.‬‬ ‫כשחיבר התלמיד את המאזניים למקור מתח דרך המגעים ‪ a‬ו‪ b -‬שבמאזניים‪ ,‬הופר‬ ‫שווי המשקל‪ .‬התלמיד איזן מחדש את המאזניים בעזרת סיכות שהונחו על הכף‬ ‫הנגדית‪ .‬הוא חזר על הניסוי מספר פעמים‪ ,‬כשבכל פעם המתח שונה‪ ,‬וערך טבלה של‬ ‫מספר הסיכות‪ ,N ,‬כתלות במתח‪.Vab ,‬‬ ‫‪b‬‬ ‫זרם ‪I = 2A‬‬ ‫‪a‬‬ ‫תרשים ‪.1‬‬ ‫‪b‬‬ ‫‪d‬‬ ‫‪L‬‬ ‫‪a‬‬ ‫תרשים ‪.2‬‬ ‫‪5‬‬ ‫‪4‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪N‬‬ ‫)‪3.30 2.40 2.00 1.30 0.67 Vab(V‬‬ ‫‪ ,R = 1Ω‬רוחב התיל במאזניים‪d = -‬‬ ‫נתונים בנוסף‪ :‬התנגדות מאזני הזרם‪-‬‬ ‫‪ ,3cm‬אורך התיל במאזניים ‪ ,L = 10cm -‬מסת סיכה‪.m = 0.02gr -‬‬ ‫א‪.‬‬ ‫ב‪.‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫הסבר מדוע מופר האיזון עם הזרמת זרם במאזניים‪.‬‬ ‫איזה מהמגעים שבמאזניים ‪ a‬או ‪ b‬חובר להדק החיובי של מקור המתח?‬ ‫הסבר‪.‬‬ ‫שרטט גרף של ‪ N‬כפונקציה של המתח ‪.Vab‬‬ ‫מצא מתוך הגרף את ערכו של ‪ .μ0‬הסבר‪.‬‬