Gyorskeresés



Kitéríti-e az iránytűt az iránytűre merőleges, az ábrán látható módon elhelyezett vezetékben folyó áram mágneses tere? (A gerjesztett mágneses mező indukciója mellett a Földé elhanyagolható.)

 A)  Igen, az iránytű a vezeték irányába fordul. 

 B)  Nem, az áram mágneses tere ebben az elrendezésben sosem téríti ki az iránytűt.

 C)  Az áram irányától függ, hogy az iránytű mozdulatlan marad, vagy 180 fokban elfordul. 

 A)  Igen, az iránytű a vezeték irányába fordul. 

 B)  Nem, az áram mágneses tere ebben az elrendezésben sosem téríti ki az iránytűt.

 C)  Az áram irányától függ, hogy az iránytű mozdulatlan marad, vagy 180 fokban elfordul. 

Meglehetősen szerencsétlenül kitűzött példa.

Egyrészt az iránytűk (és általában a mágnesek) északi-déli pólusainak színezésére nincs teljesen egyértelmű szabály/szokás, a feladat pedig nem szól róla, hogy az iránytűnek vajon melyik fele melyik pólus. Ezért nem lehet tudni, hogy az iránytű hogyan is áll, melyik az északi pólusa. Márpedig ettől is függ, hogy az áram mágneses mezeje majd el akarja-e fordítani vagy sem.

Másik probléma, hogy milyen irányban folyik az áram, ami a mágneses mezőt kelti. Az ábrából csak annyi derül ki, hogy a drót merőleges az állvány szimmetriatengelyére (azaz a függőlegesre), így tehát a drót a vízszintes síkban van. De hogy a vízszintes síkban hogyan (a vízszintes síkban lévő végtelen sok lehetőség közül melyik irányban), az az ábrából nem derül ki. Ugyanakkor a feladat szöveg szerint: 

"Kitéríti-e az iránytűt az iránytűre merőleges, az ábrán látható módon elhelyezett vezetékben folyó áram mágneses tere?"

Vagyis a szöveg szerint a drót merőleges az iránytűre! Ezzel az információval a végtelen sok lehetőség közül már csak egy egyenes marad meg lehetőségként. Az iránytűre merőleges egyenes ugyanakkor még 2-féle áramirányt jelenthet. E kérdés eldöntéséhez észre vehetjük, hogy az ábrán a dróton van egy nyíl, ami nem nagyon jelenthet mást, mint áramirányt (mi mást is jelenthetne). Márpedig ez alapján egyértelműen tudjuk, hogy milyen irányú az áram a mágneshez képest, amiből pedig az is tudható, hogy az áram mágneses mezeje milyen irányú az iránytű helyén. Ezzel szemben a helyes válasz azt írja, hogy "az áram irányától is függ". Holott a probléma nem az áramirány ismeretlensége (hiszen azt az ábra és a szöveg alapján ki lehet következtetni, ha nem is egyszerűen), hanem az a gond, hogy nem tudjuk, hogy a mágnes polaritása hogyan van: a világosabb vagy a sötétebb fele-e az északi pólusú.

További probléma, hogy amennyiben az áram által gerjesztett mágneses mező iránya pont ellentétes az iránytű mágneses mezejével, akkor az iránytű egy instabil egyensúlyi helyzetben van, ahol a rá ható forgatónyomaték nulla. Viszont ha ebből az instabil helyzetéből egy pici környezeti zavar (az asztal felől érkező kis rezgés vagy egy kis légmozgás) akár csak egy kicsikét is kitéríti, akkor már hatni fog rá forgatónyomaték, ami aztán egy teljes, 180 fokos átfordítást okoz. Ilyenkor mi lenne a helyes válasz? Elforgatja vagy sem?

Pedagógiai szempontból jó, ha egy feladat nem sablonosan egyértelmű, azaz nemcsak egyféle dologra kell figyelni, nem egyetlen úton lehet végiggondolni a megoldást, hanem több irányba is el kell töprengeni. Ugyanakkor ebben a feladatban a helyes válaszhoz olyan kérdéseken kell eltöprengeni, amik nem fizika tudást igényelnek, ugyanis nem válaszolható meg a tanagyag alapján. A megválaszolásukhoz leginkább a kitűzők fejébe kellene belelátni:

  • Az iránytűnek vajon a sötétebb, festett fele az északi pólus, vagy inkább a világosabb, csillogós?
  • A dróton lévő nyíl (ami mellé nincs írva semmi, és a feladat szövege sem ad támpontot az értelmezéséhez), az biztosan a drótban folyó áram irányát akarja jelölni?
  • Instabil egyensúlyi helyzetben vajon feltételezzünk egy kis kitérítő zavart (gyakorlatias megközelítés), vagy inkább a forgatónyomatékmentes állapotból induljunk ki (elméleti megközelítés)?

A nyitott problémák (amelyeknél nincs egyértelmű megoldás, vagy több megoldás is lehetséges) a tudás elmélyítésére nagyon hasznosak. Azonban az érettségiben (ami normatív, kritériumorientált típusú értékelés) nem való. Ilyen helyzetekben az egyik legfontosabb szempont az egyértelműség.