PHY2_E2022WC 2022 חורף מועד ג'

שאלה 1

לפי חוק גאוס, השטף צריך להיות:

לכן אם השטף הוא , אז סך המטען החשמלי בתוך הכדור חייב להיות אפס.

שאלה 2

לפי פוטנציאל חשמלי של מטענים:

שאלה 3

לפי אנרגיה פוטנציאלית חשמלית, האנרגיה הכוללת האגורה במערכת היא הסכום של כל רכיב:

נחשב את המטען בכל קליפה. לפי שימור מטען:

הם מחוברים, ולכן הפוטנציאלים עליהם שווים:

לכן האנרגיה הפוטנציאלית:

ולכן:

שאלה 4

הקבל מתנהג כמו נתק לאחר זמן רב, ולכן המעגל השקול:

מעגל שקול לאחר חיבור נגדים במקביל וטור.

ולכן ההתנגדות השקולה היא:

כך שהזרם הוא:

שאלה 5

לפי חוק גאוס, אם נבחר מעטפת גאוסית כדורית, נקבל כי:

בשני המקרים הראשונים, אין מטען על הקליפה, ולכן:

במקרה השלישי, נמצא את המטען על הקליפה:

ולכן:

שאלה 6

נמצא את הזרם בתוך הגליל. לפי חוק אוהם הדיפרנציאלי:

במקרה שלנו:

נבחר לולאת אמפר ברדיוס כללי. לפי חוק אמפר, עבור :

אם , מספיק להתייחס רק על הזרם עד רדיוס :

ולכן:

שאלה 7

לפי חוק גאוס המגנטי, תמיד סך השטף המגנטי של מעטפת סגורה שווה לאפס, ולכן לא נוכל להסיק דבר מהנתון.

שאלה 8

לא בחומר

שאלה 9

לפי שדה מגנטי מתיל:

לכן השדה המגנטי כתוצאה מארבעה תיילים:

כאשר מגדילים את אורך הצלע והזרם פי , נקבל:

ולכן היחס הוא:

שאלה 10

סכמת הבעיה.

לפי חוק פאראדיי:

מאחר והשטח של המסגרת הסגורה הולך וגדל, והוא בניצב לשדה המגנטי:

נציב בפאראדיי:

השטח של המשולש נתון ע”י , כאשר הוא גובה המשולש. גובה זה כל הזמן משתנה כי המוט המוליך זז. מאחר וב- הוא היה בקודקוד, נסיק כי:

ולכן:

נוצר זרם במערכת המתנגד לשינוי השטף, כלומר, עם כיוון השעון:

לפי כוח לורנץ, השדה המגנטי מפעיל כוח על המוט (השדה המגנטי אחיד):

כאשר .

שאלה 11

נמצא איפה :

מאחר ואורך המיתר הוא , נסיק כי יש לנו צמתים ב:

ולכן יש חמישה צמתים.

שאלה 12

לפי גל אלקטרומגנטי, וקטור הגל שלנו הוא:

ווקטור פוינטינג הוא:

לפי עוצמה של גל אל”מ:

ולכן ההספק: