פתרון בגרות · חשמל

✦ בנוי על ידי פהד גאנם ✦

d = 4 m  |  E(4) = 1810 V/m  |  k = 9·10⁹ N·m²/C²
Q > 0  |  σ > 0  |  V(∞) = 0
4.0 m
3.0·10⁻⁸ C/m²
2.0·10⁻⁷ C
112.5
1696
1809
93.8
7.0

EQ(x) = kQ
Eσ = σ2ε₀ = 2πkσ
E(x) = kQ + σ2ε₀

E = σ2ε₀ ≈ 1696 V/m
σ = 2ε₀ · E = E2πk = 16962π · 9·10⁹ = 3.0·10⁻⁸ C/m²
kQ = 1810 − 1696 = 114 V/m Q = 114 · d²k = 114 · 169·10⁹ = 2.0·10⁻⁷ C
E(4) = 9·10⁹ · 2·10⁻⁷16 + 2π · 9·10⁹ · 3·10⁻⁸ = 112.5 + 1696.5 = 1809 V/m

F = qE(x)  →  a = qE(x)m  →  a = 2ε₀m = const

Vd,2d = V(d) − V(2d) = [VQ(d) − VQ(2d)] + [Vσ(d) − Vσ(2d)]
VQ(d) − VQ(2d) = kQdkQ2d = kQ2d = 9·10⁹ · 2·10⁻⁷8 = 225 V
Vσ(d) − Vσ(2d) = σ2ε₀ · d = 1696 · 4 = 6786 V
Vd,2d = 225 + 6786 = 7011 ≈ 7.0·10³ V

d = 4 m  →  d2 = 2 m < d = 4 m < 2d = 8 m
Eσ = σ2ε₀
Vd,2d = kQ2d + σ2ε₀ · d

R₁ = 4 Ω  |  λ = 0.8 Ω/cm  |  ℓMN = 30 cm  |  RMN = 24 Ω
I = 1.5 A → V = 18 V   ;   I = 2.5 A → V = 16 V
10.0 cm
8.0
12.0
1.50
18.0
20.0

V = ε − I·r   ,   I = εR + r
R ↑  →  I ↓  →  I·r ↓  →  V ↑
ε = Wq  →  [ε] = JC = V

18 = ε − 1.5r 16 = ε − 2.5r
18 − 16 = (ε − 1.5r) − (ε − 2.5r) = r r = ΔVΔI = 21 = 2 Ω
ε = 18 + 1.5 · 2 = 21 V

Rכוללת = εI = 211.5 = 14 Ω
RMP = 14 − r − R₁ = 14 − 2 − 4 = 8 Ω
MP = RMPλ = 80.8 = 10 cm
PN = 30 − 10 = 20 cm

Rמקבילית = RMP · R₁RMP + R₁ = 8 · 412 = 83 ≈ 2.67 Ω
I = εr + Rמקבילית = 212 + 83 = 21143 = 4.5 A
V = ε − I·r = 21 − 4.5 · 2 = 21 − 9 = 12 V

RMP = 24 Ω  →  Rמקבילית = 24 · 428 = 3.43 Ω I = 215.43 = 3.87 A  →  V = 21 − 7.74 = 13.3 V
RMP = 0  →  Rמקבילית = 0 · 40 + 4 = 0 I = εr = 212 = 10.5 A V = ε − I·r = 21 − 10.5 · 2 = 0

כל נורה: 3 V  /  2 W  |  V₁ = 9⅓ V  |  V₂ = 4 V
מעגל 1: שלוש נורות בטור  |  מעגל 2: שלוש נורות במקביל
0.50 Ω
0.67
9.33
8.00
1.78
77.8

Iנורה = PV = 23 ≈ 0.667 A Rנורה = P = 92 = 4.5 Ω
I₁ = 23 ≈ 0.667 A
I₂ = 3 · 23 = 2 A

Vנורות = 3 · 3 = 9 V VR₁ = 913 − 9 = 13 V R₁ = VR₁I₁ = 1323 = 0.5 Ω
Vנורות = 3 V  →  VR₂ = 4 − 3 = 1 V R₂ = 12 = 0.5 Ω
913 = ε − 23r  ,  4 = ε − 2r  →  r = 4 Ω , ε = 12 V

Pמושקע = ε · I
P₁ = 12 · 23 = 8 W P₂ = 12 · 2 = 24 W P₂P₁ = 248 = 3

Pמבוזבז = I²·r
Pr,1 = (23)² · 4 = 169 ≈ 1.78 W Pr,2 = 2² · 4 = 16 W Pr,2Pr,1 = 16169 = 9

Pנורות = 3 · 2 = 6 W   (בשני המעגלים)
η = Pנורות + PRPמושקע
PR₁ = I₁²·R₁ = 49 · 0.5 ≈ 0.22 W  →  η₁ = 6 + 0.228 = 77.8 % PR₂ = I₂²R₂ = 4 · 0.5 = 2 W  →  η₂ = 6 + 224 = 33.3 %

η = V·Iε·I = Vε
η₁ = 91312 = 0.778 = 77.8 % η₂ = 412 = 0.333 = 33.3 %

mp = 1.67·10⁻²⁷ kg  |  qp = 1.6·10⁻¹⁹ C  |  B ⊗ אל תוך הדף
v₁ = 2.0·10⁵ m/s  |  v₂ = 2.4·10⁵ m/s  |  ΔtC = 3 ns
4.7 T
1.4·10⁵ V/m
0.0
2.00
0.44
7.0
1.50

qvB = mv²r  →  r = mvqB
F = q·v × B = q(v x̂) × (−B ẑ) = −qvB (x̂ × ẑ) = −qvB(−ŷ) = +qvB ŷ

t½ = πrv
t½ = πv · mvqB = πmqB

t½ = 7·10⁻⁹ s  →  T = 14·10⁻⁹ s
t½ = πmqB  →  B = πmq·t½ B = π · 1.67·10⁻²⁷1.6·10⁻¹⁹ · 7·10⁻⁹ = 5.246·10⁻²⁷1.12·10⁻²⁷ = 4.7 T

Δv = (2.4 − 2.0)·10⁵ = 4·10⁴ m/s  ,  Δt = 3·10⁻⁹ s a = ΔvΔt = 4·10⁴3·10⁻⁹ = 1.33·10¹³ m/s²
qE = ma  →  E = m·aq E = 1.67·10⁻²⁷ · 1.33·10¹³1.6·10⁻¹⁹ = 2.23·10⁻¹⁴1.6·10⁻¹⁹ = 1.4·10⁵ V/m
dC = v₁ + v₂2 · Δt = 2.2·10⁵ · 3·10⁻⁹ = 6.6·10⁻⁴ m

F = q·v·B F₂F₁ = v₂v₁
ΔEk = q·E·dC = 1.6·10⁻¹⁹ · 1.4·10⁵ · 6.6·10⁻⁴ = 1.47·10⁻¹⁷ J Ek,1 = ½mv₁² = 3.34·10⁻¹⁷ J  →  Ek,3 = 3.34·10⁻¹⁷ + 2 · 1.47·10⁻¹⁷ = 6.28·10⁻¹⁷ J v₃ = 2Ek,3m = 2.74·10⁵ m/s F₂F₁ = 2.742.00 ≈ 1.37

N = 2500  |  L = 25 cm  |  ℓab = 2.8 cm  |  g = 10 m/s²
K = 1 → I² = 16.0  |  2 → 25.0  |  3 → 42.3  |  4 → 56.3  |  5 → 72.3  (A²)
4.00 A
1
5.03
5.63
5.00
16.0
0.56

Bסילונית = μ₀·N·IL  ,  בכיוון ציר הסילונית משמאל לימין
F = I·ℓ × B

B = μ₀·N·IL
FB = B·I·ℓab·sin90° = B·I·ℓab
FB = μ₀·N·IL · I · ℓab = μ₀·N·ℓab·I²L

FB·D = K·m₀·g·D  →  FB = K·m₀·g
μ₀·N·ℓab·I²L = K·m₀·g
I² = m₀·g·Lμ₀·N·ℓab · K

m = Σ K·I²Σ K² = 779.655 = 14.2

m = m₀·g·Lμ₀·N·ℓab  →  m₀ = m·μ₀·N·ℓabg·L
L = 25 cm = 0.25 m  ,  ℓab = 2.8 cm = 0.028 m
m₀ = 14.2 · 4π·10⁻⁷ · 2500 · 0.02810 · 0.25 = 14.2 · 8.80·10⁻⁵2.5 = 5.0·10⁻⁴ kg

F = I·ℓ × B  →  (−I·ℓ) × (−B) = +(I·ℓ × B)
FB = μ₀·N·ℓab·I²L  ,  I² > 0 תמיד

R = 1.2 Ω  |  S = 100 cm² = 0.01 m²  |  הכיוון החיובי של הזרם: מ-L ל-M
2.0 ms
2.0
−0.20
−100
1.00
0.833

L(0,0) → M(1,0) → K(0,1) → L A = 12[xL(yM−yK) + xM(yK−yL) + xK(yL−yM)] = +12

ε = −S · ΔBΔt  ,  I = εR  ,  S = 0.01 m²
ΔBΔt = −0.5 − 05·10⁻³ = −100 T/s ε = −0.01 · (−100) = +1.0 V  →  I = 1.01.2 = 0.833 A
ΔBΔt = 0  →  ε = 0  →  I = 0
ΔBΔt = 0 − 0.515·10⁻³ = −33.3 T/s ε = −0.01 · (−33.3) = +0.333 V  →  I = 0.3331.2 = 0.278 A

15 ms < 20 ms < 30 ms  →  ε = 0.333 V , I = 0.278 A
P = ε²R = 0.333²1.2 = 0.11111.2 = 9.26·10⁻² W P = ε·I = 0.333 · 0.278 = 0.0926 W

ε = B·v·ℓגבול
גבול(t) = v·t  →  ε(t) = B·v²·t

Φ = B · Sשבתוך השדה
Φא = Φב = B·Sעיגול  →  ΔΦאΔt = ΔΦבΔt  →  εא = εב
🏠