آیا درسنامه فیزیک (2) رشته ریاضی فصل 3 مغناطیس، مطابق با آخرین تغییرات کتب درسی است ؟

بله، درسنامه فیزیک (2) رشته ریاضی فصل 3 مطابق با آخرین تغییرات کتب درسی 1402 - 1401 تدوین شده است.

آیا نکات درس به صورت کامل بیان شده اند ؟

بله، تمام نکات به صورت کاملا شیوا و با هدف یادگیری و تسلط به مبحث بیان شده اند.

درسنامه کامل فیزیک (2) رشته ریاضی فصل 3 مغناطیس

تعداد بازدید : 3.77M

خلاصه نکات فیزیک (2) رشته ریاضی فصل 3 مغناطیس - درسنامه شب امتحان فیزیک (2) رشته ریاضی فصل 3 مغناطیس - جزوه شب امتحان فیزیک (2) رشته ریاضی نوبت اول فصل 3 مغناطیس

میدان مغناطیسی

آهن ربا

به موادی که براده های آهن را جذب می کند، آهن ربا می گویند. آهن، کبالت، نیکل و آلیاژ های آنها جذب آهن ربا می شوند از موادی که جذب آهن ربا می شوند می توان آهن ربا ساخت.

هر آهن ربایی دو قطب دارد.

ربایش در دو ناحیه از آهن ربا بیشتر از جاهای دیگر است، به این دو قطب می گویند.

1 قطبی را که تقریبا به سوی نیم کره شمالی زمین می ایستد، قطب شمال می نامند.

2 قطبی را که تقریبا به سوی نیم کره جنوبی زمین می ایستد، قطب جنوبی می نامند.

روش های آهن ربا کردن

1) بوسیله جریان الکتریسیته

یک تیغه فولادی را درون یک سیم پیچ قرار می دهیم و به جریان مستقیم وصل می کنیم، در مدت کوتاهی تیغه فولادی آهن ربا می شود.

2) مالش

یک قطب آهن ربا را در یک جهت معین از ابتدا تا انتهای میله ی مغناطیسی، می کشیم؛ به طور منظم این عمل را تکرار می کنیم. در این روش، انتهای میله که مالش به آن ختم می شود، همواره مخالف قطبی است که روی میله کشیده می شود.

3) بوسیله القا

یک آهن ربا را در نظر گرفته و در راستای آن یک تیغه فولادی قرار می دهیم، تیغه فولادی تحت اثر آهن ربایی که در بالای آن قرار دارد آهن ربا می شود. می گوییم در تیغه فولادی خاصیت مغناطیسی القا شده است.

قطب های القای مغناطیسی همواره به گونه ای خواهد بود که قطعه های آهنی جذب آهن ربای اصلی می شوند.

مجزا کردن قطب های مغناطیسی غیر ممکن است، چون هر قطعه جدا شده از آهن ربا، خود یک دو قطبی مجزا می شود.

میدان مغناطیسی

خاصیتی در اطراف هر آهن ربا که بر اجسام مغناطیسی موجود در این فضا، نیروی مغناطیسی وارد کند.

میدان مغناطیسی را با B نمایش می دهند که یک کمیت برداری است و به همین علت هم جهت و هم بزرگی دارد.

جهت میدان مغناطیسی B در هر نقطه از فضای پیرامون یک آهن ربا در جهتی است که وقتی عقربه مغناطیسی در آن نقطه قرار می گیرد، قطب N عقربه، جهت B ر معلوم می کند.

ویژگی های خط های میدان مغناطیسی

بردار میدان مغناطیسی در هر نقطه، مماس و هم جهت با خط میدانی است که از آن نقطه می گذرد.
خط های میدان یکدیگر را قطع نمی کنند.
تراکم خط های میدان در هر ناحیه نشان دهنده بزرگی میدان مغناطیسی در آن ناحیه است.
خط های میدان مغناطیسی، همواره منحنی های بسته ای هستند و به بیان دیگر تک قطبی وجود ندارد.

میدان مغناطیسی زمین

زمین یک آهن ربای بزرگ است که قطب S آن تقریبا در جهت شمال جغرافیایی زمین و قطب N آن در جنوب قرار دارد. قطب های مغناطیسی زمین دقیقا در محل قطب های جغرافیایی آن قرار ندارند.

شیب مغناطیسی

در بیشتر نقاط زمین عقربه مغناطیسی، به طور افقی قرار نمی گیرد و امتداد آن با سطح افقی زمین زاویه می سازد. به این زاویه، شیب مغناطیسی گفته می شود.

یا زاویه بی میدان مغناطیسی و راستای افقی را، شیب مغناطیسی می نامند.

میدان مغناطیسی یکنواخت

هر گاه در ناحیه ای از فضا جهت و اندازه میدان مغناطیسی یکسان باشد، به این میدان، میدان مغناطیسی یکنواخت می گویند.

مای درس ، برترین اپلیکیشن کمک درسی ایران

پوشش تمام محتواهای درسی پایه ریاضی

آزمون آنلاین تمامی دروس پایه ریاضی
گام به گام تمامی دروس پایه ریاضی
ویدئو های آموزشی تمامی دروس پایه ریاضی
گنجینه ای از جزوات و نمونه سوالات تمامی دروس پایه ریاضی
فلش کارت های آماده دروس پایه ریاضی
گنجینه ای جامع از انشاء های آماده پایه ریاضی
آموزش جامع آرایه های ادبی، دستور زبان، قواعد زبان انگلیسی و ... ویژه پایه ریاضی

کاملا رایگان

+500 هزار کاربر

همین حالا نصب کن

بار متحرک در میدان مغناطیسی

نیروی وارد بر ذره باردار متحرک در میدان مغناطیسی

هرگاه ذره بارداری در یک میدان مغناطیسی حرکت کند بر ذره باردار نیرو وارد می شود، بار الکتریکی از مسیر خود منحرف می شود به طوری که راستای نیرو بر راستای میدان و راستای حرکت عمود است.

جهت نیروی وارد بر بار متحرک

چهار انگشت باز شده دست راست را در جهت سرعت (V) ذره باردار مثبت طوری قرار می دهیم که، هنگامی که خم می شود، در جهت میدان مغناطیسی قرار گیرد، انگشت شست، سوی نیروی وارد بر ذره ی باردار مثبت را نشان می دهد.

جهت نیروی وارد بر ذره مثبت را با دست راست و نیروی وارد بر ذره منفی را با دست چپ نشان می دهیم.

تعریف کمی میدان مغناطیسی

بزرگی نیرویی که بر \(1c\) بار الکتریکی که با سرعت \(1\frac{m}{s}\) در راستای عمود بر خط های میدان قرار گرفته باشد، وارد می شود.

یکای میدان مغناطیسی تسلا نام دارد.

\(\begin{array}{l}B = \frac{F}{{qV\sin \alpha }}\\F = qVB\sin \alpha \end{array}\)

یکای کوچکتر میدان مغناطیسی گاوس نام دارد و با نماد G نمایش داده می شود.

\(\begin{array}{l}1T = {10^4}G\\1G = {10^{ - 4}}T\end{array}\)

اندازه میدان مغناطیسی زمین در نزدیکی سطح زمین در قطب ها بیشترین (\(0/65G\) ) و در استوا کمترین (\(0/25G\) ) است.

نمایش بردار عمود بر صفحه کاغذ

هر بار داخل صفحه کاغذ را به صورت شکل روبرو نمایش می دهند:

اگر برداری عمود بر صفحه کاغذ و به سمت داخل باشد به صورت \( \otimes \) نمایش می دهند.

اگر برداری عمود بر صفحه کاغذ و به سمت خارج باشد به صورت \( \odot \) نمایش می دهند.

مثال

بر پروتونی که با زاویه \(\theta = {30^0}\) نسبت به میدان مغناطیسی یکنواختی به اندازه \(B = 320G\) در حرکت است، نیرویی به اندازه \(F = 5/12 \times {10^{ - 14}}N\) وارد می شود. تندی پروتون چند کیلومتر بر ثانیه است؟

\(\begin{array}{l}q = 1/6 \times {10^{ - 19}}c\\\theta = {30^0}\\B = 320 \times {10^{ - 4}}T\\F = 5/12 \times {10^{ - 14}}N\\V = ?\\F = qVB\sin \theta \to V = \frac{F}{{qC\sin \theta }}\\V = \frac{{5/12 \times {{10}^{ - 14}}}}{{1/6 \times {{10}^{ - 19}} \times 320 \times {{10}^{ - 4}} \times 0/5}}\\V = 2 \times {10^7}\frac{m}{s} = 2 \times {10^4}\frac{{Km}}{s}\end{array}\)

جزوات جامع پایه ریاضی

جزوه جامع فیزیک (2) رشته ریاضی فصل 1 الکتریسیتۀ ساکن

جزوه جامع فیزیک (2) رشته ریاضی فصل 2 جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم

جزوه جامع فیزیک (2) رشته ریاضی فصل 3 مغناطیس

جزوه جامع فیزیک (2) رشته ریاضی فصل 4 القای الکترومغناطیسی و جریان متناوب

سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان به عوامل زیر بستگی دارد:

با جریانی که از سیم می گذرد رابطه مستقیم دارد.
با طول قسمتی از سیم که در میدان مغناطیسی قرار می گیرد رابطه مستقیم دارد.
با بزرگی میدان مغناطیسی، رابطه مستقیم دارد.
با سینوس زاویه ای که جریان با میدان مغناطیسی می سازد، رابطه مستقیم دارد.

فرمول نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی

\(F = BIL\sin \alpha \)

در این فرمول

F نیروی مغناطیسی

B میدان مغناطیسی

I جریان الکتریکی

L طول سیم

\(\sin \alpha \) زاویه بین جریان با میدان

برای حفظ بهتر این فرمول می توان از اختصار بیل سینا استفاده کرد.

جهت نیروی مغناطیسی

نیروی مغناطیسی وارد بر سیم حامل جریان الکتریکی، بر راستای جریان و نیز بر میدان مغناطیسی عمود است.

جهت نیروی مغناطیسی را از قاعده دست راست بدست می آوریم.

قاعده دست راست

اگر چهار انگشت دست راست خود را در جهت جریان بگیرید به طوری که اگر انگشتان خود را خم کنید. در جهت میدان مغناطیسی قرار گیرد، در این صورت انگشت شست شما جهت نیروی وارد بر سیم حامل جریان را نشان خواهد داد.

بردار میدان همواره از کف دست خارج می شود.

مثال

یک سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی به بزرگی \(0/04mT\) در راستایی که با جهت میدان زاویه 30 درجه می سازد، قرار دارد. اگر شدت جریانی که از سیم می گذرد \(5A\) باشد، نیروی مغناطیسی وارد بر یک متر از این سیم را محاسبه کنید.

\(\begin{array}{l}B = 0/04mT = 4 \times {10^{ - 5}}T\\\alpha = {30^0}\\I = 5A\\L = 1m\\F = ?\\\sin {30^0} = 0/5\\F = BIL\sin \alpha \\ \to F = 4 \times {10^{ - 5}} \times 5 \times 1 \times 0/5 \to F = 10 \times {10^{ - 5}} = {10^{ - 4}}N\end{array}\)

میدان مغناطیسی اطراف سیم دراز مستقیم

آثار مغناطیسی ناشی از جریان الکتریکی (آزمایش اورستد)

هرگاه یک عقربه مغناطیسی در اطراف سیمی که به باتری و کلید وصل شده است قرار گیرد، در لحظه وصل کلید، ملاحظه می شود که عقربه مغناطیسی منحرف می شود، بنابراین در اطراف سیم حامل جریان میدان مغناطیسی ایجاد می کند.

خطوط میدان مغناطیسی در اطراف یک سیم راست حامل جریان الکتریکی

روی صفحه مقوایی که در وسط آن سیم راست حامل جریان قرار دارد؛ براده های آهن بپاشیم، این براده ها به صورت دایره هایی هم مرکز در خواهند آمد.

خطوط میدان مغناطیسی حاصل از یک سیم راست حامل جریان به صورت دایره های هم مرکزی در اطراف سیم راست هستند.

جهت میدان مغناطیسی در اطراف یک سیم راست حامل جریان الکتریکی

به این ترتیب است که اگر انگشت شست دست راست را در جهت جریان بگیریم، بسته شدن چهار انگشت، جهت میدان مغناطیسی را به ما می دهد.

نیروی بین سیم های موازی حامل جریان

آزمایش نشان می دهد اگر از دو سیم راست و موازی جریان های الکتریکی عبور کند این دو سیم همدیگر را جذب یا دفع می کنند.

یعنی

اگر جریان ها هم جهت باشند همدیگر را جذب و اگر مخالف باشند همدیگر را دفع می کنند و علت آن ایجاد میدان یک سیم در محل سیم دیگر است.

میدان مغناطیسی ناشی از یک حلقه دایره ای سیملوله حامل جریان

پیچه مسطح، از چند دور سیم ناز به شکل حلقه به هم فشرده شده تشکیل شده است.

خطوط میدان مغناطیسی حاصل از یک پیچه ی مسطح:

یک مقوا را از وسط پیچه مسطح می گذرانیم و از آن جریان عبور می دهیم سپس روی مقوا براده می ریزیم شکل میدان در مقطع سیم ها به شکل دایره و در وسط حلقه به صورت یک خط راست خواهد بود.

خط های میدان مغناطیسی در ناحیه داخل پیچه به یکدیگر نزدیکترند. یعنی میدان در این ناحیه قوی تر است.

جهت میدان مغناطیسی دریچه

روش اول

اگر نوک انگشت شست دست راست را در جهت جریان قرار دهیم، بسته شدن انگشت دست راست، جهت میدان مغناطیسی را نشان می دهد.

روش دوم

اگر چهار انگشت دست راست را به صورت خمیده در جهت جریان در سیم پیچ قرار دهیم، آنگاه نوک انگشت شست، قطب N که همان جهت B هست.

سیملوله

اگر جریان الکتریکی از سیملوله عبور کند در فضای اطراف سیملوله خاصیت مغناطیسی ایجاد می شود.

اگر شعاع سیملوله نسبت به طولش کوچک باشد و حلقه های آن خیلی بهم نزدیک باشند. به این سیم لوله سیم لوله آرمانی گفته می شود.

میدان مغناطیسی داخل یک سیملوله آرمانی در نقطه های دور از لبه ها یکنواخت است.

بزرگی میدان مغناطیسی در محور سیملوله به عوامل زیر بستگی دارد:

با شدت جریانی که از سیملوله می گذرد، نسبت مستقیم دارد.
با تعداد حلقه های سیملوله نسبت مستقیم دارد.
با طول سیملوله نسبت عکس دارد.

ضریب تناسب در SI برابر \({\mu _0}\) تراوایی مغناطیسی خلا است.

\(B = {\mu _0}\frac{N}{L}I\)

در این فرمول:

B بزرگی میدان

L طول سیملوله

N تعداد دور

I جریان الکتریکی

تعیین نوع قطب های سیملوله

روش اول

اگر نوک انگشت دست راست را در جهت جریان قرار دهیم، بسته شدن چهار انگشت دست راست، جهت میدان مغناطیسی را نشان می دهد.

روش دوم

اگر چهار انگشت دست راست خود را به صورت خمیده در جهت جریان در سیملوله قرار دهیم آنگاه انگشت شست قطب N که همان جهت B هست.

جهت میدان مغناطیسی در خارج از سیملوله از N به S و در داخل آن از S به N می باشد.

ویژگی های میدان مغناطیسی سیملوله

خط های میدان داخل سیملوله، بسیار متراکم نر از خط های میدان در خارج آن است.
میدان در داخل سیملوله دور از لبه ها یکنواخت است.
جهت میدان در داخل و خارج سیملوله، خلاف هم هستند.
شکل میدان سیملوله مانند میدان یک آهنربای میله ای است. که خطوط میدان منحنی های بسته ای را تشکیل می دهند.

مثال

جهت میدان مغناطیسی در سیملوله ی زیر را مشخص کنید.

مثال

روی محور یک سیملوله ی حامل جریان به طول \(62/8cm\) ، میدان مغناطیسی به بزرگی \(0/02T\) ایجاد شده است. اگر تعداد حلقه های آن 2000 باشد، جریان گذرنده از آن چند آمپر است؟

\(\begin{array}{l}L = 62/8cm\\B = 0/02T\\N = 2000\\I = ?\\B = {\mu _0}\frac{N}{L}I \to I = \frac{{BL}}{{{\mu _0}N}}\\ \to I = \frac{{0/02 \times 62/8 \times {{10}^{ - 2}}}}{{4 \times 3/14 \times {{10}^{ - 7}} \times 2000}} \to I = 5A\end{array}\)

سیملوله با هسته آهنی – آهنربای الکتریکی

اگر داخل یک سیم لوله متصل به جریان یک هسته آهنی قرار دهیم، مجموعه را آهنربای الکتریکی می نامند.

توانایی آهنربای الکتریکی در ربایش قطعات آهنی به عوامل زیر بستگی دارد:

جریانی که از سیملوله می گذرد.
تعداد دور های واحد طول سیملوله
جنس هسته آهنی سیملوله

قدرت آهنربای الکتریکی با افزایش شدت جریا و افزایش شمار دور های سیم لوله افزایش می یابد.

کاربرد های آهربای الکتریکی

هرگاه هسته ی درونی سیم پیچ از آهن خالص باشد، با برقراری جریا، هسته آهن ربا می شود و با قطع جریان، خاصیت خود را از دست می دهد. از این آهنربا ها در زنگ اخبار و جرثقیل های مغناطیسی و ... استفاده می شود.