!החלצהב 1 .

‫תאריך הבחינה‪07.07.2015 :‬‬
‫שם המרצה‪:‬‬
‫ליובלינסקי מיכאל‬
‫שם המתרגל‪:‬‬
‫שם הקורס‪:‬‬
‫מספר הקורס‪:‬‬
‫כהן ש ניר‬
‫פיסיקה ‪2‬‬
‫‪203-1-2371‬‬
‫שנה‪ 2015 :‬סמסטר‪ :‬ב' מועד‪ :‬א'‬
‫בהצלחה!‬
‫משך הבחינה‪:‬‬
‫חומר עזר‪:‬‬
‫___________‬
‫‪ 4.5‬שעות‬
‫אין‬
‫‪ 20( .1‬נק)‬
‫נתון גליל ארוך שרדיוסו ‪ b‬ואורכו ‪ (L>>b) L‬ואשר צירו מתלכד עם ציר ‪. z‬הנח כי בסיסי הגליל‬
‫נמצאים ב ‪ z=0 -‬וב ‪ . z=L‬לגליל מוליכות סגולית משתנה התלויה במרחק הרדיאלי מצירו ‪: σ(r)=σ 0r‬‬
‫באשר ‪ σ 0‬קבוע‪ .‬לאורך הגליל זורם זרם בעוצמה כוללת )‪ I(t‬בכיוון ‪ z‬המשתנה לינארית בזמן ‪:‬‬
‫‪I(t)=αt‬‬
‫‪ a.‬חשב את ההתנגדות הכוללת של הגליל ואת מפל המתח עליו ‪.‬‬
‫‪ b.‬חשב את השדה החשמלי ואת צפיפות הזרם בכל נקודה בתוך הגליל‪ .‬הנח כי השדה אינו תלוי‬
‫ב ‪z-‬‬
‫‪ c.‬חשב את השדה המגנטי בתחום ‪ . 0<z<L‬ניתן להזניח אפקטי שפה ‪.‬‬
‫‪ d.‬חשב את וקטור פוינטינג בתחום ‪.r<b‬‬
‫‪ . e.‬חלקיק בעל מטען ‪ q‬נע במהירות ‪ v‬במקביל לציר הגליל ובמרחק ‪ d‬ממנו ( ‪ .) d>b‬נתון כי בזמן‬
‫‪ t 0‬החלקיק נמצא ב ‪ . z=L/2 -‬חשב את כוח המגנטי הפועל על החלקיק ברגע זה ‪.‬‬
‫‪ 20( .2‬נק)‬
‫קבל לוחות העשוי משני דיסקות שוו ת ב רדיוס ‪ a=5cm‬הנמצאות ב מרחק ‪ d=0.2cm‬טעון במטען‬
‫‪ Q=1C‬ו ‪ . –Q‬בזמן ‪ , t=0‬מרכזי הדיסקות מחוברים על ידי חוט מוליך שהוא ישר ודק עם ההתנגדות‬
‫‪ . R=1Ω‬התעלמו מאפקטים של קצוות‬
‫א‪ .‬מצאו את הזרם החשמלי דרך החוט כפונקציה של זמן ו תנו תשובה נומרית ב ‪t=1s -‬‬
‫ב‪ .‬מצאו את השדה החשמלי בתוך הקבל‪ .‬תנו תשובה נומרית ב ‪ t=1s‬במרחק ‪ r=2cm‬מהחוט ‪.‬‬
‫ג‪ .‬מצאו את השדה המגנטי בתוך הקבל ‪ .‬תנו תשובה נומרית ב ‪ t=1s‬במרחק ‪ r=2cm‬מהחוט ‪.‬‬
‫ד‪ .‬מצאו את השטף ה אנרגיה ה אלקטרו ‪-‬מגנטית מחוץ לקבל ‪.‬הסב י רו את ה תוצאה מ שיקול י שימור‬
‫אנרגיה ‪.‬‬
‫]‪µ 0 =4 π 10 -7 [Tm/A‬‬
‫] ‪ε 0 =8.854 10 -12 [C 2 N -1 /m2‬‬
‫‪ 20( .3‬נק)‬
‫טבעת מוליכה עם רדיוס ‪ L‬ממוקמת בשדה מגנטי ‪ B‬אחיד ‪,‬כך שקווי השדה מקבילים לציר של‬
‫הטבעת‪ .‬הטבעת מוחזקת כך שצירה אופקי ביחס לאדמה‪ .‬מוט דק עם מסת ‪ , M‬אורך ‪L‬‬
‫והתנגדות ‪ R‬מחובר עם קצה אחד למרכזה של הטבעת ונוגע בטבעת בקצה השני‪ .‬תוך שמירה‬
‫על מגע חשמלי עם הטבעת‪ ,‬המוט יכול להסתובב סביב המרכז של הטבעת ללא חיכוך‪ .‬סוללה‬
‫)‪ U(t‬מחוברת בין הטבעת ומרכזה‪ .‬המתח )‪ U(t‬תלוי בזמן באופן‬
‫המספקת מתח חשמלי‬
‫שהמוט מסתובב עם מהירות זוויתית קב ועה ‪. W‬‬
‫א)‪ .‬מצא את הכוח האלקטרו‪-‬מניע‬
‫ב)‪ .‬מצא )‪ U(t‬של הסוללה‬
‫טל‪ 08-6461761 .‬פקס‪08-6472908 .‬‬
‫ת‪.‬ד‪ 653 .‬באר‪-‬שבע ‪[email protected] 84105‬‬
‫‪ 20( .4‬נק)‬
‫קליפה כדורית מוליכה ברדיוס ‪ R‬נמצאת בתוך שדה חשמלי אחיד ‪. E‬‬
‫א‪ .‬מצאו את צפיפות המטען על פני הקליפה‪.‬‬
‫ב‪ .‬מצא ו את הכוח ש פועל ל פ י ר ו ק הקליפה לשני חצ אים שווים ‪.‬‬
‫‪ 30( .5‬נק)‬
‫‪ .a‬קבלו את משוואת פואסון עבור פוטנציאל אלקטרוסטטי מתוך משוואות מקסוול‬
‫‪ .b‬קבלו את חוק אוהם בצורה הלוקלית ע"י שימוש ברעיון מהירות הסחיפה ( ‪ ) drift velocity‬וזמן‬
‫ממוצע בין התנגשויות‬
‫‪ .c‬השתמשו בחוק אוהם בצורה הלוקלית ע"מ לקבל את חוק אוהם בצורה הקנונית (הסטנדרטית)‪.‬‬
‫‪ .d‬הוכיחו כי עבור ‪ 2‬מסגרות נושאות זרם ההשראות ההדדית מקיימת‪L12  L21 :‬‬
‫‪ . e‬החל ממשוואות מקסוול בחומר‪ ,‬גזרו את תנאי (אי) ‪-‬רציפות של שדות אלקטרו ‪ -‬מגנטים על פני‬
‫המשטח המפריד בין שני‬
‫א‪ .‬חומרים דיאלקטריים‬
‫ב‪ .‬חומרים מגנטיים‬
‫‪ . f‬מטען נע במהירות קבועה לאורך חוט אינסופי שזורם בו זרם ישר‪ .‬הראו ש הכוחות הפועלים על‬
‫המטען במערכת ה מנוחה של החוט ו במערכת המנוחה של המטען קשורים בטרנספורמציה לורנץ ‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪1 ‬‬
‫‪  ‬‬
‫‪eˆ1 ‬‬
‫‪eˆ2 ‬‬
‫‪eˆ3‬‬
‫‪h1 u1‬‬
‫‪h2 u2‬‬
‫‪h3 u3‬‬
‫‪‬‬
‫‪1  ‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪(h2 h3v1 ) ‬‬
‫‪(h1h3v2 ) ‬‬
‫‪(h1h2v3 ) ‬‬
‫‪h1h2 h3  u1‬‬
‫‪u2‬‬
‫‪u3‬‬
‫‪‬‬
‫‪h3eˆ3‬‬
‫‪‬‬
‫‪u3‬‬
‫‪h3v3‬‬
‫‪h2eˆ2‬‬
‫‪‬‬
‫‪u2‬‬
‫‪h2v2‬‬
‫‪h1eˆ1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪‬‬
‫‪h1h2 h3 u1‬‬
‫‪h1v1‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪v ‬‬
‫‪ ‬‬
‫‪v ‬‬
‫טל‪ 08-6461761 .‬פקס‪08-6472908 .‬‬
‫ת‪.‬ד‪ 653 .‬באר‪-‬שבע ‪[email protected] 84105‬‬