الفيزياء · الصف الثاني الثانوي

أسئلة: القوة المؤثرة على تيار كهربي بواسطة مجال مغناطيسي

12 سؤال اختيار من متعدد و6 سؤال مقالي بنموذج إجابة، لمراجعة درس «القوة المؤثرة على تيار كهربي بواسطة مجال مغناطيسي» من الفيزياء (الصف الثاني الثانوي). راجع الأسئلة أدناه، أو اختبر نفسك فورًا.

اختبار سريع من 10 أسئلة عشوائية من بنك الأسئلة أعلاه — تُخلط الأسئلة والاختيارات في كل مرة، فلن يتكرر الاختبار بنفس الترتيب.

اختيار من متعدد

سلك طوله $0.5 \text{ m}$ يمر به تيار $2 \text{ A}$ موضوع عموديًا على مجال مغناطيسي منتظم كثافته $0.4 \text{ T}$ ، ما مقدار القوة المؤثرة عليه؟
- $0.2 \text{ N}$
- $0.4 \text{ N}$
- $0.8 \text{ N}$
- $0.1 \text{ N}$
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: $0.4 \text{ N}$
القوة $F = BIL\sin(90^\circ) = 0.4 \times 2 \times 0.5 = 0.4 \text{ N}$ .
تكون القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك مستقيم يمر به تيار موضوع داخل مجال مغناطيسي مساوية للصفر عندما تكون الزاوية $\theta$ بين السلك والمجال تساوي:
- $0^\circ$
- $45^\circ$
- $90^\circ$
- $180^\circ$
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: $0^\circ$
القوة تنعدم عندما يكون السلك موازيًا للمجال أي $\theta = 0^\circ$ أو $180^\circ$ .
سلكان متوازيان يمر بكل منهما تيار في نفس الاتجاه، فإن القوة المتبادلة بينهما تكون:
- قوة تنافر
- قوة تجاذب
- صفراً
- قوة عمودية
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: قوة تجاذب
إذا كان التياران في نفس الاتجاه يتجاذب السلكان.
ملف مستطيل من $100$ لفة، مساحته $0.01 \text{ m}^2$ يمر به تيار $2 \text{ A}$ في مجال مغناطيسي $0.5 \text{ T}$ ، إذا كان مستوى الملف موازيًا للمجال، ما عزم الدوران المؤثر؟
- $0.5 \text{ N.m}$
- $1 \text{ N.m}$
- $2 \text{ N.m}$
- $0$
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: $1 \text{ N.m}$
عندما يكون مستوى الملف موازيًا للمجال تكون $\theta = 90^\circ$ ، $\tau = NIAB = 100 \times 2 \times 0.01 \times 0.5 = 1 \text{ N.m}$ .
ما الجهاز الذي يعتمد في عمله على عزم الدوران المؤثر على ملف يحمل تيارًا داخل مجال مغناطيسي؟
- المقاوم الكهربي
- المحرك الكهربي
- المحول الكهربي
- المكثف
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: المحرك الكهربي
المحرك الكهربي والجلفانومتر يعتمدان على عزم الدوران.
إذا تضاعفت شدة التيار المار في سلك موضوع داخل مجال مغناطيسي منتظم، فإن القوة المغناطيسية المؤثرة عليه:
- تظل ثابتة
- تزداد للضعف
- تقل للنصف
- تزداد لأربعة أمثال
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: تزداد للضعف
القوة $F$ تتناسب طرديًا مع شدة التيار $I$ .
اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك يمر به تيار يكون دائمًا:
- موازيًا للمجال
- موازيًا للتيار
- عموديًا على كل من التيار والمجال
- في اتجاه التيار
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: عموديًا على كل من التيار والمجال
القوة $\vec{F} = I\vec{L} \times \vec{B}$ ، لذا فهي عمودية على مستوى السلك والمجال.
سلكان متوازيان يمر بهما تياران $I_1$ و $I_2$ ، إذا زادت المسافة $d$ بينهما للضعف، فإن القوة المتبادلة لكل وحدة طول:
- تزداد للضعف
- تقل للنصف
- تظل ثابتة
- تقل للربع
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: تقل للنصف
القوة تتناسب عكسيًا مع المسافة $d$ وفقًا للعلاقة $F/L \propto 1/d$ .
ملف مستطيل يدور داخل مجال مغناطيسي، متى ينعدم عزم الدوران المؤثر عليه؟
- عندما يكون مستوى الملف موازيًا للمجال
- عندما يصنع العمود على الملف زاوية $45^\circ$
- عندما يكون مستوى الملف عموديًا على المجال
- عندما تكون القوة عظمى
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: عندما يكون مستوى الملف عموديًا على المجال
ينعدم العزم عندما يكون مستوى الملف عموديًا على المجال (الزاوية $\theta = 0^\circ$ بين العمود على الملف والمجال).
وحدة قياس كثافة الفيض المغناطيسي $B$ هي:
- نيوتن
- تسلا
- أمبير
- نيوتن.متر
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: تسلا
وحدة قياس $B$ هي التسلا ( $T$ ).
إذا كان التياران في سلكين متوازيين في اتجاهين متعاكسين، فإن القوة بينهما تكون:
- تجاذب
- تنافر
- صفر
- تجاذب ثم تنافر
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: تنافر
التيارات المتعاكسة تؤدي إلى تنافر السلكين.
ما القيمة العظمى لـ $\sin\theta$ في معادلة القوة المغناطيسية؟
- $0$
- $0.5$
- $1$
- $2$
عرض الإجابة والتعليل
الإجابة الصحيحة: $1$
القيمة العظمى لدالة الجيب هي $1$ عند $\theta = 90^\circ$ .

أسئلة مقالية

سلك طوله $0.2 \text{ m}$ يمر به تيار $5 \text{ A}$ ، موضوع في مجال مغناطيسي كثافته $0.3 \text{ T}$ بحيث يصنع زاوية $30^\circ$ مع اتجاه المجال. احسب مقدار القوة المغناطيسية المؤثرة عليه.
عرض نموذج الإجابة
القوة $F = BIL\sin\theta$ . بالتعويض: $F = 0.3 \times 5 \times 0.2 \times \sin(30^\circ) = 0.3 \times 5 \times 0.2 \times 0.5 = 0.15 \text{ N}$ .
سلكان متوازيان يمر بكل منهما تيار $2 \text{ A}$ في نفس الاتجاه، والمسافة بينهما $0.1 \text{ m}$ . احسب القوة المتبادلة لكل وحدة طول بين السلكين. (اعتبر $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}$ )
عرض نموذج الإجابة
القوة لكل وحدة طول $F/L = (\mu_0 I_1 I_2) / (2\pi d) = (4\pi \times 10^{-7} \times 2 \times 2) / (2\pi \times 0.1) = (2 \times 10^{-7} \times 4) / 0.1 = 8 \times 10^{-6} \text{ N/m}$ .
ملف مستطيل يتكون من $20$ لفة، مساحته $0.05 \text{ m}^2$ ، يمر به تيار $1 \text{ A}$ في مجال مغناطيسي $0.4 \text{ T}$ . احسب عزم الدوران عندما يصنع العمود على مستوى الملف زاوية $30^\circ$ مع اتجاه المجال.
عرض نموذج الإجابة
عزم الدوران $\tau = NIAB\sin\theta = 20 \times 1 \times 0.05 \times 0.4 \times \sin(30^\circ) = 1 \times 0.4 \times 0.5 = 0.2 \text{ N.m}$ .
اشرح كيف نحدد اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على سلك مستقيم باستخدام قاعدة اليد اليمنى.
عرض نموذج الإجابة
تُمد أصابع اليد اليمنى في اتجاه التيار الكهربي، ثم تُلوى الأصابع نحو اتجاه المجال المغناطيسي، فيشير الإبهام الممدود إلى اتجاه القوة المغناطيسية المؤثرة على السلك.
لماذا تزداد القوة المغناطيسية على سلك موضوع في مجال مغناطيسي بزيادة طول السلك المعرض للمجال؟
عرض نموذج الإجابة
لأن القوة $F = BIL\sin\theta$ تتناسب طرديًا مع طول السلك $L$ ؛ فزيادة الطول تعني زيادة عدد الشحنات المتحركة داخل المجال المغناطيسي التي تتعرض لقوة لورنتز، مما يؤدي لزيادة القوة الكلية.
فسر سبب استخدام المبدّل (commutator) في المحركات الكهربية العملية.
عرض نموذج الإجابة
يستخدم المبدل لعكس اتجاه التيار في ملف المحرك كل نصف دورة، وذلك لضمان استمرار دوران الملف في نفس الاتجاه، حيث يعمل على الحفاظ على اتجاه العزم رغم تغير وضع الملف بالنسبة للمجال.

الرجوع إلى الدرس