בגרות בפיזיקה חשמל ומגנטיות 36371 - קיץ 2019

קו שדה חשמלי הוא קו דמיוני שהמשיק לו בכל נקודה מראה את כיוון השדה החשמלי באותה נקודה – כלומר את כיוון הכוח החשמלי שהיה פועל על מטען בוחן חיובי שהיה מוצב בנקודה זו.

תכונות נוספות (אינן חלק מההגדרה אך משלימות אותה): קווי השדה יוצאים ממטען חיובי ונכנסים למטען שלילי, אינם נחתכים זה בזה, וצפיפותם באזור מסוים מבטאת את עוצמת השדה שם.

טעות נפוצה: לכתוב שקו השדה הוא המסלול שבו ינוע מטען – מטען אינו נע בהכרח לאורך קו השדה; רק הכוח עליו משיק לקו.

באיור, מספר קווי השדה שיוצאים ממטען 1 שווה למספר קווי השדה שנכנסים למטען 2 (בכל אחד מהם נוגעים אותו מספר קווים), ותמונת הקווים סימטרית ביחס לאנך האמצעי.

מספר הקווים שנכנסים למטען או יוצאים ממנו (צפיפות הקווים סביבו) מבטא את עוצמת השדה שהוא יוצר, ולפי

עוצמת השדה במרחק נתון ממטען נקודתי יחסית לגודל המטען. צפיפות קווים שווה סביב שני המטענים, באותו מרחק, פירושה מטענים שווים בגודלם: $|q_1|=|q_2|$.

(מכיוון הקווים: הקווים יוצאים ממטען 1 ונכנסים למטען 2, ולכן מטען 1 חיובי ומטען 2 שלילי.)

תשובה: לא – עוצמת השדה ב־$A$ אינה אפס.

הסבר: השדה בנקודה $A$ הוא הסכום הווקטורי של השדות של שני המטענים.

•מטען 1 חיובי: השדה שלו ב־$A$ מכוון הרחק ממנו – כלומר לכיוון מטען 2 (ימינה).

•מטען 2 שלילי: השדה שלו ב־$A$ מכוון אליו – גם כן ימינה.

שני השדות באותו כיוון, ולכן הם מתחברים ואינם מתאפסים. גם מהאיור: דרך $A$ עובר קו שדה (הקו הישר ממטען 1 למטען 2), ובנקודה שבה השדה אפס לא היה עובר קו שדה.

(עם הנתונים של סעיף ו: $E_A=2\cdot k\frac{q}{(d/2)^2}=2\cdot\frac{9\cdot 10^9\cdot 10^{-8}}{0.03^2}=2\cdot 10^5\,\text{N/C}$.)

טעות נפוצה: להסיק ש"שני מטענים שווים במרחקים שווים מבטלים זה את זה" – זה נכון לשני מטענים שווי סימן, לא למטענים מנוגדים.

תשובה: כן – הפוטנציאל ב־$A$ הוא אפס.

הסבר: פוטנציאל הוא גודל סקלרי, ולכן הפוטנציאל של המערכת הוא הסכום האלגברי של הפוטנציאלים של שני המטענים. מדף הנוסחאות, פוטנציאל סביב מטען נקודתי (ביחס לאין־סוף):

$A$ נמצאת באותו מרחק $r$ משני המטענים, והמטענים שווים בגודלם ומנוגדים בסימנם ($q_1=q$, $q_2=-q$):

(השדה ב־$A$ אינו אפס אף שהפוטנציאל אפס – אין סתירה: השדה קשור לקצב השינוי של הפוטנציאל, לא לערכו.)

תשובה: הכוח אופקי ומכוון שמאלה (בכיוון ממטען 2 לעבר מטען 1).

נימוק: קו השדה העובר דרך $B$ נמצא בה בנקודת השיא שלו, ולכן המשיק לו ב־$B$ אופקי. לפי החצים על הקו, כיוון השדה ב־$B$ הוא ימינה (מהמטען החיובי 1 לעבר המטען השלילי 2).

אותה מסקנה מחישוב: $B$ נמצאת במרחקים שווים משני המטענים, והשדות שלהם שווים בגודלם. השדה של מטען 1 מכוון הרחק ממנו (ימינה ולמעלה), והשדה של מטען 2 מכוון אליו (ימינה ולמטה). הרכיבים האנכיים מתבטלים והאופקיים מתחברים – השדה השקול אופקי ימינה.

הכוח על מטען הוא $\vec F=q\vec E$. למטען שלילי הכוח מנוגד לכיוון השדה – ולכן הוא אופקי שמאלה.

תשובה: עוצמת השדה גדולה יותר בנקודה $C$.

נימוק: באיור של קווי שדה, עוצמת השדה באזור מסוים מתבטאת בצפיפות הקווים שם – ככל שהקווים צפופים יותר, השדה חזק יותר. נקודה $C$ נמצאת קרוב מאוד למטען 1, באזור שבו הקווים היוצאים ממנו צפופים מאוד. נקודה $A$ נמצאת באמצע בין המטענים, והקווים בסביבתה מרווחים בהרבה – ולכן $E_C>E_A$.

(בהתאם לכך: לפי האיור $C$ קרובה למטען 1 בערך פי $2.5$ יותר מ־$A$, והשדה של מטען נקודתי $E=k\frac{q}{r^2}$ גדל מאוד כשהמרחק קטן – הרבה יותר מהגורם 2 שמוסיף מטען 2 בנקודה $A$.)

מדף הנוסחאות, האנרגייה הפוטנציאלית החשמלית של מערכת שני מטענים נקודתיים (ביחס לאין־סוף):

מסעיף ב: מטען 1 חיובי ומטען 2 שלילי, ולכן $q_1=10^{-8}\,\text{C}$, $q_2=-10^{-8}\,\text{C}$. המרחק $r=6\,\text{cm}=0.06\,\text{m}$, ו־$k=9\cdot 10^9\,\text{N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$.

הצבה:

האנרגייה שלילית: המטענים מושכים זה את זה, ולכן כדי להרחיק אותם לאין־סוף יש להשקיע עבודה של $1.5\cdot 10^{-5}\,\text{J}$.

טעות נפוצה: לשכוח את הסימן השלילי של מטען 2 ולקבל תשובה חיובית, או לא להמיר סנטימטרים למטרים.

ההתנגדות $R_2$. מדף הנוסחאות, התנגדות של מוליך:

שני הנגדים עשויים מאותו תיל (אותו $\rho$ ואותו שטח חתך $A$), ולכן ההתנגדות יחסית לאורך:

ההתנגדות החיצונית. המכשירים אידיאליים: התנגדות האמפרמטר אפס, ודרך הוולטמטר (התנגדות אינסופית) לא עובר זרם – ולכן הם אינם משנים את ההתנגדות. $R_1$ ו־$R_2$ מחוברים בטור:

טעות נפוצה: להוסיף את ההתנגדות הפנימית $r$ להתנגדות החיצונית.

הוריית האמפרמטר. האמפרמטר מחובר בטור במעגל ומודד את הזרם הכולל. מדף הנוסחאות, מתח ההדקים $V_{ab}=\varepsilon-Ir$, וגם לפי חוק אוהם על המעגל החיצוני $V_{ab}=IR_{\text{ext}}$. לכן:

הצבה:

הוריית הוולטמטר. הוולטמטר מחובר במקביל ל־$R_2$ ומודד את המתח עליו. לפי חוק אוהם $V=IR$:

הזרם במעגל קבוע. מדף הנוסחאות, זרם ממוצע:

$\Delta t=1\,\text{min}=60\,\text{s}$:

טעות נפוצה: להציב $\Delta t=1$ בלי להמיר דקה לשניות.

הזרם במעגל. הוולטמטר מודד את המתח על $R_2=750\,\Omega$. לפי חוק אוהם:

התנגדות התרמיסטור. התרמיסטור ($R_T$) בא במקום $R_1$, בטור עם $R_2$. לפי הביטוי מסעיף ב:

הצבה:

הטמפרטורה. בתרשים 2, התנגדות של $0.5\,\text{k}\Omega$ מתאימה לטמפרטורה של כ־$45^\circ\text{C}$ (הנקודה המסומנת ב־$45^\circ\text{C}$ נמצאת בדיוק בגובה זה, מעט מתחת ל־$0.5\,\text{k}\Omega$).

טעות נפוצה: לשכוח את ההתנגדות הפנימית $r$ ולקבל $R_T\approx 548\,\Omega$, או לקרוא את הגרף בקילו־אוהם כאילו היה באוהם.

קביעה: הוריית האמפרמטר גדלה.

נימוק: לוולטמטר שאינו אידיאלי יש התנגדות סופית $R_V$, ולכן עובר דרכו זרם. הוא מחובר במקביל ל־$R_2$, וההתנגדות השקולה של שני רכיבים במקביל קטנה מההתנגדות של כל אחד מהם:

לכן ההתנגדות החיצונית $R_1+R_{\parallel}$ קטנה. לפי

כאשר $\varepsilon$ ו־$r$ קבועים והתנגדות המעגל קטנה, הזרם הכולל – שאותו מודד האמפרמטר – גדל.

טעות נפוצה: לחשוב שהוולטמטר "לוקח" זרם ולכן הזרם באמפרמטר קטן – הזרם דרך הוולטמטר מתווסף לזרם דרך $R_2$, והזרם הכולל גדל.

כשהמפסק פתוח, הענף של $R_2$ מנותק, והזרם עובר רק דרך $R_1$ (בטור עם המקור).

הזרם. מחוק המתחים של קירכהוף $\varepsilon=IR_1+Ir$:

ההספק בנגד. מדף הנוסחאות $P=IV$, ועם חוק אוהם $V=IR_1$:

האנרגייה. ההספק קבוע, ולכן:

מדף הנוסחאות:

ההספק המנוצל הוא ההספק במעגל החיצוני (בנגד $R_1$): $P_{\text{eff}}=I^2R_1=48\,\text{W}$.

ההספק המושקע הוא ההספק שמפיק המקור: $P_{\text{in}}=\varepsilon I=36\cdot 2=72\,\text{W}$.

הצבה:

(באופן כללי $\\beta=\frac{I^2R}{I^2(R+r)}=\frac{R}{R+r}=\frac{12}{18}$.)

טעות נפוצה: לחלק בהספק על ההתנגדות הפנימית במקום בהספק הכולל של המקור.

ההספק החיצוני הוא ההספק במעגל שמחוץ למקור. מדף הנוסחאות $P=IV_{AB}$, כאשר המתח על המעגל החיצוני הוא מתח ההדקים של המקור:

מציבים:

(משמעות: ההספק שהמקור מפיק, $\varepsilon I$, פחות ההספק שמתבזבז בהתנגדות הפנימית, $I^2r$.)

ההספק החיצוני לא השתנה, ולכן הוא עדיין $P=48\,\text{W}$ (סעיף א).

מהביטוי מסעיף ג:

למשוואה שני פתרונות: $I=2\,\text{A}$ ו־$I=4\,\text{A}$.

$I=2\,\text{A}$ הוא הזרם כשהמפסק פתוח, ונתון שעוצמת הזרם השתנתה. לכן אחרי סגירת המפסק:

(בדיקה: סגירת המפסק מחברת את $R_2$ במקביל ל־$R_1$, וההתנגדות החיצונית קטנה, ולכן הזרם צריך לגדול. אכן $R_{\text{ext}}=\frac{P}{I^2}=\frac{48}{16}=3\,\Omega$, ומ־$\frac{1}{3}=\frac{1}{12}+\frac{1}{R_2}$ מתקבל $R_2=4\,\Omega$.)

טעות נפוצה: להשאיר את שני הפתרונות בלי לבחור, או לבחור $I=2\,\text{A}$.

קביעה: הנצילות קטנה.

ההספק המנוצל (החיצוני) $P$ לא השתנה, אבל הזרם גדל מ־$2\,\text{A}$ ל־$4\,\text{A}$, ולכן ההספק המושקע $\varepsilon I$ גדל. המונה קבוע והמכנה גדל – הנצילות קטנה. החלק הנוסף של ההספק מתבזבז בהתנגדות הפנימית ($I^2r$ גדל פי 4).

בערכים:

(או: $\\beta=\frac{R_{\text{ext}}}{R_{\text{ext}}+r}=\frac{3}{3+6}=\frac13$ – ההתנגדות החיצונית קטנה ביחס ל־$r$.)

תשובה: יחידה 2.

זו היחידה של $I^2R$, כלומר של הספק: $\text{A}^2\cdot\Omega=\text{A}\cdot(\text{A}\cdot\Omega)=\text{A}\cdot\text{V}=\text{W}$.

שאר היחידות:

1. $\frac{\text{N}}{\text{C}}$ – יחידה של שדה חשמלי ($E=\frac{F}{q}$).

3. $\text{J}\cdot\text{s}$ – אנרגייה כפול זמן (למשל יחידת קבוע פלאנק), לא הספק ($\text{W}=\frac{\text{J}}{\text{s}}$).

4. $\text{V}\cdot\text{C}=\text{J}$ – יחידה של אנרגייה ($W=qV$).

5. $\text{kW}\cdot\text{h}$ – הספק כפול זמן, כלומר יחידה של אנרגייה (קילוואט־שעה).

טעות נפוצה: לבחור ב־$\text{kW}\cdot\text{h}$ בגלל ה־$\text{W}$ – זו יחידת אנרגייה.

קביעה: הכוח המגנטי על המוט מכוון כלפי מעלה.

נימוק: המגנט נמצא במנוחה לפני סגירת המפסק ואחריה, ולכן לפי החוק הראשון של ניוטון שקול הכוחות עליו אפס. המאזניים מציגים את גודל הכוח הנורמלי $N$ שהם מפעילים על המגנט.

•לפני סגירת המפסק: $N=mg$.

•אחרי סגירת המפסק $N$ גדל, ולכן חייב לפעול על המגנט כוח נוסף כלפי מטה שיאזן את התוספת.

הכוח הנוסף הזה הוא הכוח המגנטי שהמוט נושא הזרם מפעיל על המגנט. לפי החוק השלישי של ניוטון, המגנט (השדה המגנטי שלו) מפעיל על המוט כוח שווה בגודלו ומנוגד בכיוונו – כלומר כלפי מעלה.

טעות נפוצה: להסיק שהכוח על המוט כלפי מטה "כי המשקל גדל" – המאזניים מודדים את הכוח על המגנט, והכוח על המוט הפוך לו.

קביעה: השדה המגנטי מכוון מ־$Y$ אל $X$.

1. כיוון הזרם במוט. לפי התרשים, ההדק החיובי ($+$) של מקור המתח מחובר דרך המפסק $S$ לקצה $C$ של המוט, וההדק השלילי ($-$) מחובר לקצה $P$. הזרם יוצא מההדק החיובי, ולכן הוא זורם במוט מ־$C$ אל $P$. בתרשים המוט מקביל לפני הקטבים, ו־$P$ נמצא בעומק התרשים – כלומר הזרם זורם הרחק מהצופה, "אל תוך" הדף.

2. כיוון הכוח: כלפי מעלה (סעיף א).

3. הכלל: הכוח על תיל נושא זרם הוא $\vec F=I\vec\ell\times\vec B$ (כלל יד ימין): כשהזרם זורם אל תוך הדף והכוח כלפי מעלה, השדה חייב להיות מכוון אופקית שמאלה בתרשים – מ־$Y$ אל $X$.

(בדיקה בכלל יד ימין: אצבעות בכיוון הזרם – אל תוך הדף; מכופפים אותן לכיוון השדה – שמאלה; האגודל מצביע כלפי מעלה, בכיוון הכוח.)

מכאן ש־$Y$ הוא הקוטב הצפוני של המגנט ו־$X$ הקוטב הדרומי (קווי השדה יוצאים מהקוטב הצפוני).

ציר אופקי: $\cos\beta$ (חסר יחידות), בטווח מ־$-0.5$ עד $1$ – ולכן ראשית הצירים אינה בקצה השמאלי. ציר אנכי: $F$ בניוטון, מ־$0$ עד $0.9\,\text{N}$. קנה מידה אחיד בכל ציר.

הנקודות $(\cos\beta,\,F\,[\text{N}])$:

$(1,\,0.88)$, $(0.81,\,0.80)$, $(0.67,\,0.70)$, $(0.31,\,0.56)$, $(0,\,0.40)$, $(-0.5,\,0.18)$.

הנקודות מסתדרות בקירוב לאורך קו ישר עולה. מעבירים קו מגמה אחד, כך שהנקודות מפוזרות סביבו משני צדיו:

שתי נקודות על הקו, רחוקות זו מזו: $(-0.5,\,0.175)$ ו־$(1,\,0.875)$. שיפוע הקו:

נקודת החיתוך עם הציר האנכי ($\cos\beta=0$): $F\approx 0.41\,\text{N}$.

טעות נפוצה: לסרטט את $F$ כפונקציה של $\beta$ (בזוויות) במקום כפונקציה של $\cos\beta$ – אז הגרף אינו קו ישר.

הכוחות על המגנט (הוא במנוחה):

1. כוח הכובד $mg$ – מכדור הארץ, כלפי מטה.

2. הכוח הנורמלי $N$ – מהמאזניים, כלפי מעלה. זה הכוח שהמאזניים מציגים: $F=N$.

3. הכוח המגנטי $F_B$ – מהמוט נושא הזרם, כלפי מטה (סעיף א; לפי החוק השלישי של ניוטון הוא שווה בגודלו לכוח שהשדה מפעיל על המוט).

לפי החוק הראשון של ניוטון:

הכוח המגנטי. מדף הנוסחאות, גודל הכוח על תיל נושא זרם בשדה מגנטי:

$\alpha$ היא הזווית בין המוט (כיוון הזרם) לבין השדה. במיקום ההתחלתי ($\beta=0$) המוט מקביל לפני הקטבים, כלומר ניצב לשדה. כשמסובבים אותו בזווית $\beta$ במישור האופקי, הזווית בינו לבין השדה היא $\alpha=90^\circ-\beta$, ולכן $\sin\alpha=\cos\beta$:

זו משוואת קו ישר: $F$ כפונקציה של $\cos\beta$, שיפוע $I\ell B$ ונקודת חיתוך $mg$. (עבור $\beta>90^\circ$, $\cos\beta<0$: הזרם הופך את כיוונו ביחס לשדה, הכוח על המגנט מכוון מעלה, וההורייה קטנה מ־$mg$ – בהתאם ל־$0.18\,\text{N}$ בטבלה.)

משווים את הביטוי מסעיף ד, $F=I\ell B\cos\beta+mg$, לתבנית של קו ישר $y=ax+b$ (עם $y=F$, $x=\cos\beta$): השיפוע הוא

מהגרף (סעיף ג): $a\approx 0.467\,\text{N}$. נתונים: $I=15\,\text{A}$, $\ell=4\,\text{cm}=0.04\,\text{m}$.

טעות נפוצה: לא להמיר את אורך המוט למטרים, או לחלק את $F$ בנקודה בודדת במקום להשתמש בשיפוע.

בביטוי $F=I\ell B\cos\beta+mg$ האיבר החופשי הוא $mg$: זו הוריית המאזניים כאשר $\cos\beta=0$ (המוט מקביל לשדה, ואין כוח מגנטי) – נקודת החיתוך של קו המגמה עם הציר האנכי.

מהגרף: $mg\approx 0.41\,\text{N}$ (בהתאם לנקודה $(0,\,0.40)$ בטבלה).

(אפשר גם להציב נקודה על הקו: $0.875=0.467\cdot 1+mg\;\Rightarrow\;mg=0.408\,\text{N}$.)

המעגל טורי – כל הרכיבים מחוברים זה אחר זה בלולאה אחת, ואותו זרם עובר בכולם:

•מההדק החיובי של הסוללה ($\varepsilon$) יוצא תיל אל המפסק;

•מהמפסק תיל אל הנגד $R$;

•מהנגד תיל אל לוח אחד של הקבל $C$;

•מהלוח השני של הקבל תיל חוזר אל ההדק השלילי של הסוללה.

אין ענפים מקבילים. סדר הרכיבים בלולאה אינו משנה. מסמנים ליד כל רכיב את שמו ($\varepsilon$, $R$, $C$, $S$).

שיפוע המשיק לגרף $q(t)$ ברגע מסוים הוא הנגזרת $\frac{dq}{dt}$ – קצב השינוי של המטען על הקבל. מדף הנוסחאות, זו בדיוק ההגדרה של הזרם הרגעי:

כלומר שיפוע המשיק בכל רגע הוא עוצמת הזרם שזורם במעגל (דרך הנגד, אל הקבל) באותו רגע. יחידות: $\frac{\text{C}}{\text{s}}=\text{A}$.

ככל שהקבל נטען, מצטבר על לוחותיו מטען רב יותר, ולכן המתח עליו גדל: $V_C=\frac{q}{C}$.

לפי חוק המתחים של קירכהוף בלולאה (התנגדות הסוללה זניחה):

הכא"מ קבוע, ולכן כשהמתח על הקבל גדל – המתח על הנגד קטן. לפי חוק אוהם, $I=\frac{V_R}{R}$, וההתנגדות קבועה – ולכן הזרם (שיפוע המשיק) קטן.

במילים אחרות: המטען שכבר הצטבר על הלוח דוחה מטענים נוספים בעלי אותו סימן, וקשה יותר ויותר להוסיף מטען. כשהקבל טעון במלואו $V_C=\varepsilon$, הזרם מתאפס והגרף נעשה אופקי.

הכמות המרבית. כאשר $t\to\infty$, $e^{-t/\tau}\to 0$, ולכן

(זה המטען כשהמתח על הקבל שווה לכא"מ, לפי $C=\frac{Q}{V}$.)

המטען ברגע $t=\tau$. מציבים בנוסחה:

כלומר לאחר זמן $\tau$ המטען על הקבל הוא כ־$63\%$ מהמטען המרבי. $\blacksquare$

מהגרף, המטען המרבי (הערך שאליו העקומה מתקרבת) הוא $q_{\max}=0.004\,\text{C}$.

לפי סעיף ג, ברגע $t=\tau$ המטען הוא $63\%$ מהמרבי:

קוראים בגרף את הזמן שבו העקומה מגיעה ל־$0.0025\,\text{C}$: $t\approx 0.5\,\text{s}$. לכן

(בדיקה: המשיק לגרף ב־$t=0$ חותך את הקו $q=0.004\,\text{C}$ ברגע $t=\tau$. השיפוע ההתחלתי הוא כ־$0.008\,\text{C/s}$, ו־$\frac{0.004}{0.008}=0.5\,\text{s}$.)

טעות נפוצה: לקרוא את הזמן שבו הקבל "נטען כמעט לגמרי" (כ־$2.5$–$3\,\text{s}$) כקבוע הזמן.

מדף הנוסחאות, קבוע הזמן האופייני:

הצבה:

כשהקבל טעון במלואו הזרם אפס, אין מתח על הנגד, והמתח על הקבל שווה לכא"מ (התנגדות הסוללה זניחה). מהגדרת הקיבול:

הצבה:

(בהתאם לסעיף ג: $q_{\max}=\varepsilon C$.)

המגנט יוצר סביבו שדה מגנטי שאינו אחיד – הוא חזק קרוב למגנט וחלש רחוק ממנו. לכן דרך הכריכה עובר שטף מגנטי $\Phi_B=BA\cos\alpha$ שתלוי במקום המגנט.

כשהמגנט נופל, המרחק שלו מהכריכה משתנה, ולכן השטף המגנטי דרך הכריכה משתנה עם הזמן. לפי חוק פארדיי:

שינוי בשטף יוצר בכריכה כא"מ מושרה. הכריכה סגורה דרך הנגד, ולכן זורם בנגד זרם מושרה, ונוצר מתח בין קצותיו ($V=IR$) – אותו מודד החיישן.

טעות נפוצה: לכתוב שהמתח נוצר "כי יש שדה מגנטי בכריכה" – מתח מושרה נוצר רק כשהשטף משתנה.

תשובה: השדה המושרה בתוך הכריכה מכוון כלפי מעלה.

הסבר: קוטב $N$ של המגנט פונה כלפי מטה, לעבר הכריכה. קווי השדה המגנטי יוצאים מהקוטב הצפוני, ולכן בתוך הכריכה השדה של המגנט מכוון כלפי מטה. כשהמגנט מתקרב, השדה בכריכה מתחזק – השטף כלפי מטה גדל.

לפי חוק לנץ, הזרם המושרה זורם בכיוון שבו השדה המגנטי שהוא יוצר מתנגד לשינוי בשטף שגרם לו. השטף כלפי מטה גדל, ולכן השדה המושרה מכוון נגדו – כלפי מעלה בתוך הכריכה.

(הכריכה מתנהגת כמגנט שקוטבו הצפוני פונה כלפי מעלה, לעבר הקוטב $N$ של המגנט – ודוחה אותו.)

טעות נפוצה: לקבוע שהשדה המושרה תמיד מנוגד לשדה של המגנט – הוא מנוגד לשינוי בשטף. כשהמגנט מתרחק, השדה המושרה באותו כיוון כמו שדה המגנט.

- בזמן התקרבות המגנט לכריכה (עד הנקודה $B$ בגרף) השטף המגנטי כלפי מטה דרך הכריכה גדל: $\frac{d\Phi_B}{dt}>0$.

- כשהמגנט עובר דרך הכריכה השטף מגיע לערך מרבי, ולרגע אינו משתנה: $\frac{d\Phi_B}{dt}=0$ – זו הנקודה $B$, שבה המתח אפס.

- בזמן התרחקות המגנט מתחת לכריכה השטף (עדיין כלפי מטה) קטן: $\frac{d\Phi_B}{dt}<0$.

לפי חוק פארדיי $\varepsilon=-N\frac{d\Phi_B}{dt}$: כשקצב השינוי של השטף מחליף סימן, גם הכא"מ המושרה מחליף סימן, והזרם בנגד זורם בכיוון ההפוך. לכן המתח הנמדד עובר משלילי (בהתקרבות) לחיובי (בהתרחקות).

לפי חוק לנץ: בהתקרבות השדה המושרה כלפי מעלה (נגד הגדלת השטף), ובהתרחקות כלפי מטה (נגד הקטנת השטף) – כיוון הזרם בכריכה מתהפך.

המגנט נופל בנפילה חופשית, ולכן מהירותו גדלה כל הזמן ($v=gt$). בעת היציאה מהכריכה (נקודה $C$) הוא מהיר יותר מאשר בכניסה (נקודה $A$).

השטף דרך הכריכה תלוי במקום המגנט ביחס אליה. בשני המקרים המגנט עובר באותם מרחקים מהכריכה (מעליה ומתחתיה) והשטף משתנה באותה מידה, אבל ביציאה הוא עובר אותם מרחקים בזמן קצר יותר. לכן קצב שינוי השטף $\left|\frac{d\Phi_B}{dt}\right|$ ביציאה גדול יותר, ולפי חוק פארדיי

הכא"מ המושרה – והמתח על הנגד – גדול יותר: $|V_C|>|V_A|$.

(בגרף רואים זאת גם בכך שהפולס החיובי צר יותר בזמן מהפולס השלילי: אותו שינוי בשטף מתרחש בזמן קצר יותר.)

טעות נפוצה: להסביר זאת בכך שהקוטב $S$ "חזק יותר" – שני הקטבים זהים; ההבדל נובע מהמהירות.