حلول تمارين الكتاب المدرسي حول مفهوم الحقل المغناطيسي

حل التمرين الأول حول مفهوم الحقل المغناطيسي صفحة 143:

ـ كيف نكشف عن وجود حقل مغناطيسي في منطقة من الفضاء؟

بوضع بوصلة في نقطة من تلك المنطقة وملاحظة تصرفها

ـ أذكر مصدرين للحقل المغناطيسي؟  

تيار كهربائي يمر في ناقل، مغناطيس دائم، الكوكب الأرضي

ـ كيف ننمذج الحقل المغناطيسي في نقطة ؟

ننمذج الحقل المغناطيسي في نقطة، بشعاع مبدأه النقطة ذاتها، و جهته جهة الحقل، حامله حامل الحقل، وطويله تتناسب مع شدة الحقل وفق السلم المختار.

ـ ما هو اسم ورمز وحدة الحقل المغناطيسية ؟

وحدة الحقل المغناطيسي هي التسلا (Tesla) ورمزها هو T

ـ بأي جهاز تقاس شدة الحقل المغناطيسي؟

تقاس شدة الحقل المغناطيسي بالتسلامتر

ـ كيف تجسد الطيف المغناطيسي للمغناطيس؟

نجسد الطيف المغناطيسي لمغناطيس ببذر برادة الحديد من حوله

ـ کیف نوجه خطوط الحقل المغناطيسي؟

نوجه خطوط الحقل المغناطيسي من القطب الشمالي نحو القطب الجنوبي للمغناطيس، ومن الوجه الشمالي نحو الوجه الجنوبي خارج الوشيعة التي يعبرها تيار، والعكس في داخلها

ـ أعط تعريفا للحقل المغناطيسي المنتظم؟

هو الحقل الذي يتميز بخطوط حقل متوازية، وبشدة وجهة ثابتتين في جميع نقاطه

ـ بأي نوع من المغانط نحصل على حقل مغناطيسي منتظم في منطقة من الفضاء ؟ يطلب تعينها

المغناطيس على شكل U يكون الحقل المتولد عنه بين فرعيه منتظما

ـ مثل شعاع الحقل المغناطيسي الأرضي في نقطة مع ذكر المفاهيم والمقادير اللازمة لتعيينه؟

أنظر كتاب التلميذ

ـ عرف الميل المغناطيسي اعتمادا على رسم توضيحي ؟

أنظر كتاب التلميذ

حل التمرين الثاني حول مفهوم الحقل المغناطيسي صفحة 143:

اختر الجواب أو الأجوبة الصحيحة

ـ القضيب الممغنط ينتج حقلا منتظما. خطا

ـ في الحقل المغناطيسي المنتظم خطوط الحقل متوازية. صحيح

ـ في غياب مغناطيس لا تخضع إبرة ممغنطة لتأثير ميكانيكي. خطا (تخضع للحقل المغناطيسي الأرضي)

ـ نقدر شدة الحقل المغناطيسي بالتسلا

ـ قيمة المركبة الأفقية للحقل المغناطيسي الأرضي تساوي B_h = 22µT في وضع يكون فيه الميل المغناطيسي 60°، و الانحراف المغناطيسي 5°W (غرب)، ما هي من بين هذه القيم شدة الحق المغناطيسي الأرضي في هذا الوضع: الاجابة 44µT

حل التمرين الثالث حول مفهوم الحقل المغناطيسي صفحة 143:

صحح التصريحات الخاطئة

ـ في حقل مغناطيسي منتظم شعاع الحقل ثابت. صحيح

ـ يمكن الحصول على طيف مغناطيسي باستعمال بردة النحاس. خطأ (النحاس لا يتأثر بالحق المغناطيسي بل تستعمل برادة الحديد)

ـ يمكن لخطين من حقل مغناطيسي أن يتقاطعا. خطأ

ـ حامل شعاع الحقل المغناطيسي عمودي على خطوط الحقل. خطأ (بل مماسيا لها)

ـ تخرج خطوط الحقل المغناطيسي للقضيب من قطبه الشمالي لتتجه نحو قطبه الجنوبي. صحيح

ـ في الطيف المغناطيسي تكون خطوط الحقل أكثر تراصا كلما كان الحقل شديد. صحيح

ـ قيمة الحقل المغناطيسي الأرضي من رتبة 0,5×10⁵ T خطأ

ـ قيمة الحقل المغناطيسي الأرضي بجوار الأرضي هي (كلا القيمتين خطأ )

ـ قيمة الحقل المغناطيسي بجوار قضيب مغناطيسي هي (كلا القيمتين صحيح)

ـ قيمة الحقل المغناطيسي في نجم نتروني من رتبة 10⁵ T

حل التمرين الرابع حول مفهوم الحقل المغناطيسي صفحة 144:

أجب بصحيح أو خطأ

ـ في مركز وشيعية، قيمة الحقل المتولد يتناسب طردا مع شدة التيار المار في الوشيعة. صحيح

ـ داخل ناقل أسطواني خطوط الحقل موجهة من الوجه الشمالي نحو الوجه الجنوبي. خطأ

ـ شدة الحقل المغناطيسي داخل وشيعة تنخفض إلى نصف قيمتها في حالة مضاعفة عدد حلقاتها. خطأ

ـ قيمة الحقل المغناطيسي داخل ناقل أسطواني تعطى بالعلاقة B = µ₀.n.I أين n هو عدد الحلقات لوحدة الطول. صحيح

ـ إذا تمكنت وشيعة يعبرها تيار من الحركة بحرية في المجال المغناطيسي الأرضي، فان وجهها الشمالي يتجه نحو القطب الشمالي الأرضي. صحيح

التمرين الخامس حول مفهوم الحقل المغناطيسي صفحة 144:

في نقطة M يحدث تراكب حقلين مغناطيسيين ناتجين عن قضيبين متعامدين كما في شكل. حيث شدتي الحقلين هي: B₂ = 43 mT و  B₁ = 32 mT

أ ـ حدد أسماء أقطاب القضيبين.

ب ـ أرسم الحقل الناتج عن تراكب الحقلين في النقطة M وأحسب شدته B و زاوية α التي يصنعها مع حقل القضيب 1.

جـ ـ ما هو اتجاه بوصلة موضوعة في M إذا أهملنا الحقل المغناطيسي الأرضي ؟

الحل:

أ ـ تحديد أسماء أقطاب القضيبين:

ب ـ رسم الحقل الناتج عن تراكب الحقلين في النقطة M

(أنظر الشكل السابق)

حساب B:

$$B=\sqrt{B_1^2+B_2^2}=\sqrt{{32}^2+{43}^2}$$

ومنه: B = 53,6 mT

حساب الزاوية α التي يصنعها مع حقل القضيب 1:

لدينا:

$$\tan \alpha = \frac{B_2}{B_1}$$

ومنه:

$$\tan \alpha = \frac{43}{32} = 1.34$$

ومنه: α = 53,34°

جـ ـ يكون اتجاه بوصلة موضوعة في M اذا أهملنا الحقل المغناطيسي الأرضي، من نفس جهة شعاع الحقل

حل التمرين التاسع حول مفهوم الحقل المغناطيسي صفحة 145:

أ ـ تحديد جهة الحقل المغناطيسي المتولد عن الوشيعة:

ـ استنتاج اتجاه التيار في الوشيعة:

(أنظر الصورة السابق)

ب ـ حساب شدة الحقل المتولد من طرف الوشيعة:

لدينا:

$$\tan \alpha = \frac{B_1}{B_h}$$

ومنه: B₁ = B_h.tan α

ومنه:

B₁ = 20×10^-6×0,58 = 11,6×10^-6 T  

ومنه: B₁ = 11,6 µT 

حساب شدة الحقل الكلي:

لدينا:

$$\cos\alpha = \frac{B_h}{B}$$ $$B = \frac{B_h}{\cos\alpha}$$ $$B = \frac{20 \times 10^{-6}}{0.866}$$ $$B\approx 23.1\times {10}^{-6}T$$

حل التمرين 10 حول مفهوم الحقل المغناطيسي صفحة 145:

تمثيل أشعة الحقل المغناطيسي المتولد عن الناقل 1 في النقاط M ، N ، P:

لدينا:

$$B_N=\frac{2\times {10}^{-7}\cdot I}{d}$$

حيث: d = 2 cm

ومنه:

$$B_N=\frac{2\times {10}^{-7}\times 2}{2\times {10}^{-\mathrm{2}}}$$

ومنه: B_N = 20 µT

P	N	M	الموضع
BN/4	BN	BN/2	B(I1)

تمثيل الحقل المغناطيسي الناتج عن التيارين في النقاط M ، N ، P:

P	N	M	الموضع
BN/4	BN	BN/2	B(I1)
BN/2	BN	BN/4	B(I2)
3BN/4	0	3BN/4	B(t)

عند عكس جهة التيار I₂ نتحصل على القيم التالية:

P	N	M	الموضع
BN/4	BN	BN/2	B(I1)
BN/2	BN	BN/4	B(-I2)
BN/4	2BN	BN/4	B(t)

عند مضاعفة شدة التيار I₂ نتحصل على القيم التالية:

P	N	M	الموضع
BN/4	BN	BN/2	B(I1)
BN	2BN	BN/2	B(2I2)
5BN/4	BN	BN	B(t)

عند عكس جهة التيار I₂ بعد مضاعفته نتحصل على القيم التالية:

P	N	M	الموضع
BN/4	BN	BN/2	B(I1)
BN	2BN	BN/2	B(-2I2)
3BN/4	3BN	0	B(t)

حل التمرين 11 حول مفهوم الحقل المغناطيسي صفحة 145:

1 ـ نعتبر أن الوشيعة طويلة إذا كان طولها أكبر من قطرها: L ˃ D ، وبما أن L = 50 cm ، D = 4 cm

نستنتج أن الوشيعة طويلة، ومنه فان قيمة الحقل المغناطيسي في مركز الوشيعة تعطى بالعلاقة:

 B = 4π.10^-7n.I حيث: n = N/L

2 ـ حساب قيمة الحقل المغناطيسي داخل الوشيعة:

B = 4π.10^-7×2000×300×10^-3

ومنه: B = 7,54×10^-4 T

3 ـ نفس الحقل

4 ـ تتعلق قيمة الحقل الكلي بجهة التيار في الوشيعتين أي بجهة لف السلك فيهما، فيكون الحقل الكلى إذن إما مضاعف B' = 15,1×10^-4 T أو معدوم B" = 0