جواب پرسش صفحه ۹۰ فیزیک (2) - تجربی

بازگشت به صفحه کتاب

فیزیک (2) - تجربی

فیزیک (2) - تجربی | 3ـ8 قانون القای الکترومغناطیسی فاراده

صفحه ۹۰
سؤال 1

تندی‌سنج دوچرخه‌های مسابقه‌ای شامل یک آهنربای کوچک و یک پیچه است. آهنربا به یکی از پره‌های چرخ جلو و پیچه به دو شاخ فرمان متصل است (شکل روبه‌رو). دو سر پیچه با سیم‌های رسانا به نمایشگر تندی‌سنج (که در واقع نوعی رایانهٔ کوچک است) وصل شده است. به نظر شما تندی‌سنج دوچرخه چگونه کار می‌کند؟ این موضوع را در گروه خود به گفت‌وگو بگذارید و نتیجه را به کلاس درس ارائه دهید.

شکل سؤال 1
پاسخ

این پرسش گفت‌وگوی گروهی است و جواب یک عدد ندارد. در گروه خود به این نکته‌ها فکر کنید و نتیجه را به کلاس بگویید.

راهنمایی برای گفت‌وگو:

۱. در شکل، آهنربای کوچک به یکی از پره‌های چرخ جلو متصل است، پس با چرخیدن چرخ، آهنربا هم دور محور چرخ می‌چرخد.

۲. پیچه به دوشاخ جلو متصل است و ثابت می‌ماند. هر بار که آهنربا از جلوی پیچه می‌گذرد، میدان مغناطیسی که از پیچه عبور می‌کند تغییر می‌کند.

۳. طبق قانون فارادی، وقتی شار مغناطیسی عبوری از پیچه تغییر می‌کند، در آن نیروی محرکهٔ القایی به وجود می‌آید:

\[\mathcal{E}_{av} = -N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\]

پس در هر بار عبور آهنربا از کنار پیچه، یک پالس (تپ) ولتاژ در دو سر پیچه ایجاد می‌شود.

۴. هرچه چرخ تندتر بچرخد، آهنربا در زمان کوتاه‌تری از کنار پیچه می‌گذرد، یعنی \(\Delta\Phi/\Delta t\) بزرگ‌تر می‌شود و نیروی محرکهٔ القایی بیشتری پدید می‌آید. از طرفی، در یک دور کامل چرخ، تعداد پالس‌ها ثابت است.

۵. نمایشگر تندی‌سنج با شمردن تعداد پالس‌ها در هر ثانیه، تعداد دور چرخ را در ثانیه به دست می‌آورد. چون محیط چرخ معلوم است، با ضرب کردن این عدد در محیط چرخ، تندی دوچرخه محاسبه و روی نمایشگر نشان داده می‌شود.

نتیجه: تندی‌سنج بر پایهٔ القای الکترومغناطیسی کار می‌کند. حرکت آهنربا باعث تغییر شار مغناطیسی در پیچه می‌شود، در پیچه نیروی محرکهٔ القایی پدید می‌آید و نمایشگر از روی تعداد این پالس‌ها سرعت را حساب می‌کند.

فعالیت‌های این فصل
همه فعالیت‌های «جریان الکتریکی و مدارهای جریان مستقیم» اینجاست.

پرسش ۳ ـ ۱۲

|

صفحه ۹۰
در حال مشاهده
صفحه ۹۰