Q: یک آهنربای میلهای دارای قطب $N$ و $S$ را از وسط به دو نیمهٔ کاملاً مساوی میشکنیم. کدام گزینه دربارهٔ دو تکهٔ حاصل درست است؟

هر تکه، مستقل از دیگری، دوباره دارای هر دو قطب $N$ و $S$ میشود. — «هر تکه، مستقل از دیگری، دوباره دارای هر دو قطب $N$ و $S$ میشود.» درست است زیرا قطبهای مغناطیسی برخلاف بارهای الکتریکی هرگز بهطور مستقل از هم وجود ندارند و هر تکهٔ جدید، خودش یک آهنربای کامل با دو قطب میشود. «یک تکه فقط قطب $N$ و تکهٔ دیگر فقط قطب $S$ خواهد داشت.» نادرست است زیرا تصور میکند قطبها مثل بار مثبت و منفی از هم جدا میشوند، در حالیکه این ویژگی مختص بارهای الکتریکی است نه قطبهای مغناطیسی. «هر دو تکه فقط قطب $N$ پیدا میکنند و قطب $S$ از بین میرود.» نادرست است زیرا هیچ قطبی در فرایند شکستن آهنربا حذف نمیشود؛ هر تکه هم قطب $N$ و هم قطب $S$ خواهد داشت. «خاصیت مغناطیسی هر دو تکه بهطور کامل از بین میرود.» نادرست است زیرا شکستن یک آهنربا خاصیت مغناطیسی آن را از بین نمیبرد، فقط اندازهٔ هر تکه کوچکتر میشود. تلهٔ تستی: بزرگترین تلهٔ تستی این مبحث، تعمیمِ نادرستِ رفتار بارهای الکتریکیِ جداشدنی (پروتون و الکترون) به قطبهای مغناطیسی است؛ این دو پدیده از این نظر کاملاً متفاوتاند.

Q: دو آهنربای میلهای را بهصورت افقی و آزادانه به نخ آویزان کردهایم. وقتی قطب سمت راست آهنربای اول را به قطب سمت چپ آهنربای دوم نزدیک میکنیم، دو آهنربا بهشدت از هم دور میشوند. این دو قطب نزدیکشده چه نوعی هستند؟

هر دو $N$ یا هر دو $S$ (همنام) — «هر دو $N$ یا هر دو $S$ (همنام)» درست است زیرا دور شدن (دافعه) میان دو قطب فقط زمانی رخ میدهد که دو قطب همنام (هر دو $N$ یا هر دو $S$) به هم نزدیک شوند. «یکی $N$ و دیگری $S$ (ناهمنام)» نادرست است زیرا قطبهای ناهمنام یکدیگر را جذب میکنند، نه دفع؛ اگر این گزینه درست بود باید دو آهنربا به هم میچسبیدند. «یکی از دو آهنربا اصلاً قطب ندارد.» نادرست است زیرا هر آهنربای میلهای الزاماً دو قطب کامل دارد؛ فرضِ بیقطب بودن یکی از آنها با آزمایش توصیفشده سازگار نیست. «نوع قطبها از رفتار دافعه قابل تعیین نیست.» نادرست است زیرا رفتار جذب یا دفع دقیقاً همان قاعدهای است که نوع همنامی یا ناهمنامی قطبها را مشخص میکند؛ این رابطه قابل تعیین است. تلهٔ تستی: تلهٔ تستی: دافعه، نشانهٔ قطعیِ همنامبودن دو قطب است؛ نباید آن را با حالت خنثی یا عدم واکنش اشتباه گرفت.

Question 1

یک آهنربای میله‌ای دارای قطب $N$ و $S$ را از وسط به دو نیمهٔ کاملاً مساوی می‌شکنیم. کدام گزینه دربارهٔ دو تکهٔ حاصل درست است؟

Accepted Answer

هر تکه، مستقل از دیگری، دوباره دارای هر دو قطب $N$ و $S$ می‌شود. — «هر تکه، مستقل از دیگری، دوباره دارای هر دو قطب $N$ و $S$ می‌شود.» درست است زیرا قطب‌های مغناطیسی برخلاف بارهای الکتریکی هرگز به‌طور مستقل از هم وجود ندارند و هر تکهٔ جدید، خودش یک آهنربای کامل با دو قطب می‌شود. «یک تکه فقط قطب $N$ و تکهٔ دیگر فقط قطب $S$ خواهد داشت.» نادرست است زیرا تصور می‌کند قطب‌ها مثل بار مثبت و منفی از هم جدا می‌شوند، در حالی‌که این ویژگی مختص بارهای الکتریکی است نه قطب‌های مغناطیسی. «هر دو تکه فقط قطب $N$ پیدا می‌کنند و قطب $S$ از بین می‌رود.» نادرست است زیرا هیچ قطبی در فرایند شکستن آهنربا حذف نمی‌شود؛ هر تکه هم قطب $N$ و هم قطب $S$ خواهد داشت. «خاصیت مغناطیسی هر دو تکه به‌طور کامل از بین می‌رود.» نادرست است زیرا شکستن یک آهنربا خاصیت مغناطیسی آن را از بین نمی‌برد، فقط اندازهٔ هر تکه کوچک‌تر می‌شود. تلهٔ تستی: بزرگ‌ترین تلهٔ تستی این مبحث، تعمیمِ نادرستِ رفتار بارهای الکتریکیِ جداشدنی (پروتون و الکترون) به قطب‌های مغناطیسی است؛ این دو پدیده از این نظر کاملاً متفاوت‌اند.

Question 2

آهنربای میله‌ای یکنواختی را دو بار متوالی می‌شکنیم: ابتدا از وسط به دو نیمه، سپس یکی از آن نیمه‌ها را دوباره از وسط به دو تکهٔ کوچک‌تر تقسیم می‌کنیم. در مجموع سه قطعه داریم. مجموع تعداد قطب‌های مغناطیسی (شمال و جنوب) در این سه قطعه چند تاست؟

Accepted Answer

$6$ — «$6$» درست است زیرا هر یک از سه قطعهٔ حاصل، مستقل از اندازه‌اش، خودش یک آهنربای کامل با دو قطب $N$ و $S$ است؛ بنابراین $3 	imes 2 = 6$ قطب در مجموع وجود دارد. «$4$» نادرست است زیرا با این فرض به دست می‌آید که یکی از قطعات فقط یک قطب داشته باشد، در حالی‌که همهٔ قطعات دو قطب کامل دارند. «$3$» نادرست است زیرا انگار هر قطعه فقط یک قطب دارد (به تعداد قطعات)، ولی هر قطعه به‌تنهایی دو قطب مستقل دارد. «$2$» نادرست است زیرا با این عدد فقط قطب‌های آهنربای اولیه پیش از شکستن شمرده شده‌اند، نه قطب‌های واقعی سه قطعهٔ نهایی. تلهٔ تستی: تلهٔ تستی: در مسائل شمارشِ قطب پس از چند بار شکستن، باید تعداد قطعات نهایی را دقیق بشماریم و در عدد ثابت «۲» (برای هر قطعه) ضرب کنیم، نه در تعداد دفعات شکستن.

Question 3

یک آهنربای میله‌ای را از نقطه‌ای نامتقارن می‌شکنیم، به‌طوری که یک تکه بسیار بزرگ و تکهٔ دیگر بسیار کوچک باشد. کدام گزینه دربارهٔ خاصیت مغناطیسی تکهٔ کوچک‌تر درست است؟

Accepted Answer

تکهٔ کوچک نیز مانند تکهٔ بزرگ، هر دو قطب $N$ و $S$ را دارد. — «تکهٔ کوچک نیز مانند تکهٔ بزرگ، هر دو قطب $N$ و $S$ را دارد.» درست است زیرا اندازهٔ قطعه در این اصل نقشی ندارد؛ حتی کوچک‌ترین تکهٔ ممکن از یک آهنربا هم دو قطب کامل خواهد داشت. «تکهٔ کوچک فقط همان قطبی را دارد که در آن انتها قرار داشت.» نادرست است زیرا با این تصور، انگار قطب مقابل (که در تکهٔ بزرگ باقی مانده) دیگر در تکهٔ کوچک وجود ندارد، در حالی‌که تکهٔ کوچک خودش دوباره دو قطب می‌سازد. «تکهٔ کوچک به دلیل اندازهٔ ناچیز، هیچ خاصیت مغناطیسی‌ای ندارد.» نادرست است زیرا کوچک بودن اندازه، خاصیت مغناطیسی را از بین نمی‌برد؛ فقط قدرت جذب آن تکه معمولاً کمتر از تکهٔ بزرگ‌تر است. «نوع قطب تکهٔ کوچک به جهت شکستن آهنربا بستگی دارد و ثابت نیست.» نادرست است زیرا نوع قطب‌های حاصل به جهتِ شکستن بستگی ندارد؛ در هر حالت، هر تکه یک $N$ و یک $S$ خواهد داشت. تلهٔ تستی: تلهٔ تستی: نامتقارن بودن اندازهٔ دو تکه، اصل «هر تکه دو قطب دارد» را نقض نمی‌کند؛ این اصل به اندازه یا محل شکستن وابسته نیست.

Question 4

کدام گزینه، تفاوت اصلی میان بارهای الکتریکی (مثبت و منفی) و قطب‌های مغناطیسی ($N$ و $S$) را به‌درستی بیان می‌کند؟

Accepted Answer

بارهای الکتریکی را می‌توان از هم جدا کرد، ولی قطب‌های مغناطیسی هرگز از هم جدا نمی‌شوند. — «بارهای الکتریکی را می‌توان از هم جدا کرد، ولی قطب‌های مغناطیسی هرگز از هم جدا نمی‌شوند.» درست است زیرا پروتون و الکترون را می‌توان به‌طور مستقل از هم جدا کرد، اما قطب $N$ یک آهنربا هرگز بدون قطب $S$ آن وجود ندارد؛ این تفاوتِ بنیادین این دو پدیده است. «بارهای همنام یکدیگر را جذب می‌کنند، ولی قطب‌های همنام یکدیگر را دفع می‌کنند.» نادرست است زیرا قاعدهٔ جذب و دفع در هر دو پدیده یکسان است: بارهای همنام و قطب‌های همنام هر دو یکدیگر را دفع می‌کنند، نه جذب. «بارهای ناهمنام یکدیگر را دفع می‌کنند، ولی قطب‌های ناهمنام یکدیگر را جذب می‌کنند.» نادرست است زیرا در هر دو پدیده، ناهمنام‌ها یکدیگر را جذب می‌کنند، نه دفع؛ این گزینه رابطه را برعکس بیان کرده است. «بارهای الکتریکی خاصیت جذب و دفع ندارند، ولی قطب‌های مغناطیسی این خاصیت را دارند.» نادرست است زیرا هم بارهای الکتریکی و هم قطب‌های مغناطیسی دارای خاصیت جذب و دفع‌اند؛ این ویژگی مشترک این دو پدیده است، نه تفاوتشان. تلهٔ تستی: تلهٔ تستی: قاعدهٔ «همنام دافع، ناهمنام جاذب» در هر دو پدیده یکسان است؛ تفاوت واقعی فقط در «امکان جداسازی» است، نه در نوع نیروی جذب و دفع.

Question 5

دو آهنربای میله‌ای را به‌صورت افقی و آزادانه به نخ آویزان کرده‌ایم. وقتی قطب سمت راست آهنربای اول را به قطب سمت چپ آهنربای دوم نزدیک می‌کنیم، دو آهنربا به‌شدت از هم دور می‌شوند. این دو قطب نزدیک‌شده چه نوعی هستند؟

Accepted Answer

هر دو $N$ یا هر دو $S$ (هم‌نام) — «هر دو $N$ یا هر دو $S$ (هم‌نام)» درست است زیرا دور شدن (دافعه) میان دو قطب فقط زمانی رخ می‌دهد که دو قطب هم‌نام (هر دو $N$ یا هر دو $S$) به هم نزدیک شوند. «یکی $N$ و دیگری $S$ (ناهم‌نام)» نادرست است زیرا قطب‌های ناهم‌نام یکدیگر را جذب می‌کنند، نه دفع؛ اگر این گزینه درست بود باید دو آهنربا به هم می‌چسبیدند. «یکی از دو آهنربا اصلاً قطب ندارد.» نادرست است زیرا هر آهنربای میله‌ای الزاماً دو قطب کامل دارد؛ فرضِ بی‌قطب بودن یکی از آن‌ها با آزمایش توصیف‌شده سازگار نیست. «نوع قطب‌ها از رفتار دافعه قابل تعیین نیست.» نادرست است زیرا رفتار جذب یا دفع دقیقاً همان قاعده‌ای است که نوع هم‌نامی یا ناهم‌نامی قطب‌ها را مشخص می‌کند؛ این رابطه قابل تعیین است. تلهٔ تستی: تلهٔ تستی: دافعه، نشانهٔ قطعیِ هم‌نام‌بودن دو قطب است؛ نباید آن را با حالت خنثی یا عدم واکنش اشتباه گرفت.

فصل 10 (علوم تجربی هشتم)

خلاصه‌ی درسنامه

فصل 10 (علوم تجربی هشتم)

قطب‌های آهنربا

تفاوت مهم با الکتریسیته: قطب‌ها جدا نمی‌شوند

القای مغناطیسی

آهنربای الکتریکی

موتور الکتریکی

مولد برق (تولید برق)

نکات فراتر

اشتباهات رایج

نمونه سؤال

جمع‌بندی

نمونه تست

مباحث مرتبط

ادامه‌ی این مبحث رو ببین