PHY2_E2023WB_2023 חורף מועד ב'

שאלה 1

נחשב לפי הגדרה (דיפרנציאלית):

מסימטריה, נסיק שעבור חצי הטבעת העליונה, השדה בראשית הצירים יהיה רק בכיוון :

מחוק קולון:

ולכן סך השדה בראשית הצירים מהחצי טבעת העליונה הוא פשוט:

מסימטריה, נסיק שחצי הטבעת התחתונה תפעיל בדיוק את אותו הכוח באותו הכיוון, כך שסך השדה החשמלי הוא:

שאלה 2

נבחר מעטפת גאוסית גלילית ברדיוס כללי ואורך כללי . לפי חוק גאוס:

אנו יודעים ש- פועל רק בכיוון הרדיאלי, כך שהוא ניצב תמיד למעטפת שבחרנו. לכן:

מבחינת המטען הפנימי, הוא תלוי ב-:

נציב בחזרה ב-:

שאלה 3

מפוטנציאל חשמלי של קליפה כדורית, אנו יודעים שסך הפוטנציאל על הקליפה החיצונית המוארקת הוא:

ולכן הנפח:

שאלה 4

דיאלקטרי לא בחומר

שאלה 5

לפי חוק אוהם הדיפרנציאלי:

במקרה שלנו, הזרם הוא בכיוון הרדיאלי, כך שצפיפות הזרם דרך רדיוס כללי הוא:

נציב בחזרה ב-:

מהגדרת פוטנציאל חשמלי אנו גם יודעים ש:

נציב את שמצאנו:

נציב בחזרה ב- ונקבל:

שאלה 6

מחוק אוהם אנו יודעים ש:

סך ההתנגדות כאן היא:

ולכן הזרם:

שאלה 7

מחוק אמפר אנו יודעים שתיל אינסופי יותר שדה מגנטי:

כאשר הוא המרחק מהתיל. עבור צלע המסגרת הקרובה לתיל, גודל שדה מגנטי זה הוא , ועבור הצלע הרחוקה יותר, .
לפי כוח מגנטי הפועל על זרם, נסיק כי הכוחות הפועלים על הצלעות הם:

ולכן סך הכוח הוא:

על הצלעות האחרות פועלים כוחות שווים והפוכים בכיוונם ולכן הן לא תורמות.

שאלה 8

לא בחומר.

שאלה 9

לפי חוק אוהם:

לפי חוק פאראדיי:

ולכן:

במקרה שלנו, השטף המגנטי עובר דרך שלוש כריכות, אבל רק דרך שטח חתך של הגליל:

ולכן גודל הזרם:

שאלה 10

מדוגמה על גל במיתר, אנו יודעים:

עבור תדירות יסוד אנו גם יודעים ש:

ולכן:

נציב את הקשר למתיחות:

אנו דורשים ש:

ולכן:

שאלה 11

מהנתון, ברגע הדרוש:

ולכן הכוח המגנטי:

לפי כוח לורנץ:

אנו גם יודעים ש:

ולכן:

שאלה 12

נראה לי לא בחומר.