✅ 11. Sınıf Fizik: Elektromıknatısların kullanım alanları testleri Test Çöz

Bir öğrenci yumuşak demir bir çubuğun üzerine yalıtılmış iletken teli sararak bir elektromıknatıs tasarlıyor.

Bu öğrenci, hazırladığı elektromıknatısın çekim gücünü artırmak için;

I. İletken telden geçen elektrik akımının şiddetini artırmak,
II. Sarım sayısını sabit tutarak sarımların yapıldığı boyu ($\ell$) artırmak,
III. Demir çubuk yerine manyetik geçirgenliği daha yüksek olan bir çekirdek malzeme kullanmak

işlemlerinden hangilerini tek başına yapabilir?

Elektromıknatıs, üzerinden elektrik akımı geçtiğinde geçici mıknatıslık özelliği kazanan sistemlerdir. Günlük hayatta ve teknolojide birçok cihazın yapısında elektromıknatıslardan yararlanılmaktadır.

Buna göre, aşağıdaki cihazlardan hangisinin temel çalışma prensibinde elektromıknatıs kullanılmaz?

Geleneksel bir elektrikli kapı ziline basıldığında, anahtar kapalı konuma gelir ve zil çalmaya başlar.

Elektrikli kapı zilinin çalışması sırasında gerçekleşen;

I. Devreden akım geçmesiyle elektromıknatısın manyetik alan oluşturması,
II. Elektromıknatısın yumuşak demirden yapılmış paleti çekerek tokacın çana vurması,
III. Paletin hareketiyle devrenin kesilmesi ve elektromıknatısın mıknatıslık özelliğini kaybetmesi

olaylarının gerçekleşme sırası aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

Uzunluğu $\ell$, sarım sayısı $N$ olan bir selenoidin (akım makarası) üzerinden $i$ şiddetinde elektrik akımı geçmektedir.

Selenoidin merkez ekseninde oluşan manyetik alanın büyüklüğü ($B$) ile ilgili;

I. Sarım sayısı ($N$) ile doğru orantılıdır.
II. Akım geçen sarımların bulunduğu uzunluk ($\ell$) ile ters orantılıdır.
III. Selenoidin kesit yarıçapı ile doğru orantılıdır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Bir röle devresinde, düşük akımla çalışan Birinci Devre ve yüksek güçle çalışan İkinci Devre bulunmaktadır. Birinci Devre'de bir anahtar, pil ve elektromıknatıs yer alırken; İkinci Devre'de yüksek gerilimli bir kaynak, bir elektrik motoru ve elektromıknatısın karşısında esnek bir demir yaprakla açık tutulan kontak anahtarı bulunmaktadır.

Birinci Devre'deki anahtar kapatıldığında;

I. Elektromıknatıs mıknatıslanarak İkinci Devre'deki demir yaprağı çeker ve kontak anahtarını kapatır.
II. İkinci Devre tamamlanır ve elektrik motoru çalışmaya başlar.
III. Bu sistem sayesinde düşük akım kullanılarak yüksek güçlü bir devre güvenli bir şekilde kontrol edilmiş olur.

yargılarından hangileri gerçekleşir?

Manyetik levitasyon (Maglev) trenleri geleneksel trenlerden farklı olarak raylara temas etmeden yüksek hızlara ulaşabilen ulaşım araçlarıdır.

Maglev trenlerinin çalışma prensibi ve özellikleri ile ilgili;

I. Trenin tabanında ve raylarda bulunan elektromıknatısların aynı kutuplarının birbirini itmesi veya zıt kutuplarının çekmesiyle tren raydan birkaç santimetre yukarıda tutulur (levitasyon).
II. Ray temas sürtünmesi ortadan kaldırıldığı için enerji kayıpları azalır ve çok yüksek hızlara ulaşılabilir.
III. Trenin hareketi için kullanılan elektromıknatıslardaki akımın yönü ve büyüklüğü sürekli değiştirilerek bir manyetik dalga oluşturulur ve tren öne doğru itilir.

yargılarından hangileri doğrudur?

Bir hoparlörün içinde sabit bir doğal mıknatıs ve konik biçimli kâğıt/plastik bir diyaframa bağlı elektromıknatıs (ses bobini) bulunmaktadır.

Hoparlörden ses elde edilmesi sürecinde;

I. Hoparlöre iletilen alternatif ses akımı (değişken akım), elektromıknatısın manyetik alanının yönünü ve şiddetini sürekli değiştirir.
II. Elektromıknatıs ile sabit mıknatıs arasındaki manyetik itme ve çekme kuvvetleri değişkenlik gösterir.
III. İtme ve çekme kuvvetleri sonucu diyafram ileri-geri titreşerek havada ses dalgaları oluşturur.

olaylarından hangileri gerçekleşir?

Hurdalıklarda büyük demir parçalarını taşımak için dev elektromıknatıslara sahip vinçler kullanılır.

Bir vincin ucundaki elektromıknatısın demir parçalara uyguladığı manyetik çekim kuvvetinin büyüklüğü telden geçen akım şiddeti ($i$) ile orantılı olup $F = 1200 \cdot i$ (Newton) bağıntısıyla modellenmiştir.

Kütlesi $600\text{ kg}$ olan demir hurdalarını düşey doğrultuda güvenle yukarı kaldırabilmek için elektromıknatıstan geçmesi gereken MINIMUM akım şiddeti kaç Amper olmalıdır? ($g = 10\text{ m/s}^2$)

Yatay ve sürtünmesiz bir düzlemde, sabitlenmiş bir selenoid (elektromıknatıs) ve hemen sağında serbestçe hareket edebilen bir çubuk mıknatıs bulunmaktadır. Çubuk mıknatısın sol ucu $N$, sağ ucu $S$ kutbudur.

Selenoidin sarımlarından geçen akım, elektromıknatısın sağ ucunu $N$ kutbu, sol ucunu $S$ kutbu yapacak şekilde ayarlanmıştır. İlk durumda elektromıknatıs çubuk mıknatısı itmektedir.

Buna göre;
I. Pilin kutupları ters çevrilirse, elektromıknatıs çubuk mıknatısı çekmeye başlar.
II. İletken telin sarım sayısı artırılırsa, çubuk mıknatısa uygulanan itme kuvveti artar.
III. Selenoide seri bir direnç eklenirse, çubuk mıknatısa uygulanan kuvvetin büyüklüğü artar.

yargılarından hangileri doğrudur?

Analog ampermetre ve voltmetrelerin yapısında bulunan galvanometreler, manyetik alan içerisindeki bir bobinden geçen elektrik akımının oluşturduğu tork prensibiyle çalışır.

Bir galvanometrede ibrenin sapma miktarını (açısını) artırmak için;

I. Bobinden geçen akım şiddetini artırmak,
II. Bobinin sarım sayısını artırmak,
III. Bobinin bulunduğu ortamdaki sabit mıknatısların manyetik alan şiddetini artırmak

işlemlerinden hangileri yapılabilir?

İçlerinde yumuşak demir nüve bulunan $K$ ve $L$ elektromıknatıslarına ait bazı nicelikler aşağıdaki gibidir:

- $K$ elektromıknatısı: Sarım sayısı $N_K = 300$, sarım yapılan boy $\ell_K = 15\text{ cm}$, üzerinden geçen akım $i_K = 2\text{ A}$.
- $L$ elektromıknatısı: Sarım sayısı $N_L = 400$, sarım yapılan boy $\ell_L = 10\text{ cm}$, üzerinden geçen akım $i_L = 3\text{ A}$.

Buna göre, $K$ ve $L$ elektromıknatıslarının merkezinde oluşan manyetik alan şiddetlerinin oranı $\frac{B_K}{B_L}$ kaçtır?

Bir mühendislik öğrencisi, yangın emniyeti için elektromıknatıs içeren bir otomatik alarm devresi tasarlamıştır. Sistem iki devreden oluşmaktadır:

- Birinci Devre (Kontrol Devresi): Gerilimi $36\text{ V}$ olan iç direnci önemsiz bir pil, sabit $3\ \Omega$'luk dahili direnç, sıcaklıkla direnci değişen bir termistör ve bir elektromıknatıs birbirine seri bağlıdır. Termistörün direncinin sıcaklığa ($T$, $^\circ\text{C}$) bağlılığı $R_{termistör} = \frac{300}{T}\ \Omega$ formülü ile ifade edilmektedir.
- İkinci Devre (Alarm Devresi): Elektrikli bir yangın zili ve elektromıknatısın karşısına yerleştirilmiş, yayla açık tutulan demir kontak anahtarından oluşur.

Elektromıknatısın demir kontağa uyguladığı çekim kuvveti $F = 3 \cdot i$ (Newton) bağıntısına sahiptir. Demir kontağın yay kuvvetini yenip zili çalıştırabilmesi için manyetik kuvvetin büyüklüğünün en az $12\text{ N}$ olması gerekmektedir.

Buna göre, tasarlanan yangın alarmının çalmaya başladığı kritik sıcaklık değeri kaç $^\circ\text{C}$'dir?

Eşit kollu bir terazinin sol kefesinde kütlesi $m = 1.8\text{ kg}$ olan bir cisim bulunmaktadır. Sağ kefenin tam altına sabitleştirilmiş bir elektromıknatıs monte edilmiştir. Sağ kefenin alt yüzeyindeki demir plakaya elektromıknatısın uyguladığı çekim kuvveti $F = 0.5 \cdot i^2$ (Newton) bağıntısına sahiptir.

Kefelerin kütleleri eşit olup sürtünmeler önemsizdir.

Buna göre;

I. Terazinin yatay dengede kalabilmesi için elektromıknatıstan geçmesi gereken akım şiddeti $6\text{ A}$'dir.
II. Elektromıknatıstan geçen akım şiddeti iki katına çıkarılırsa, sistemi tekrar dengeye getirmek için sol kefeye $5.4\text{ kg}$ daha kütle eklenmelidir.
III. Elektromıknatısın bağlı olduğu pilin kutupları ters çevrilirse sağ kefe yukarı doğru itilir ve denge bozulur.

yargılarından hangileri doğrudur? ($g = 10\text{ m/s}^2$)

Yüksek hızlı trenlerde ve lunapark trenlerinde (Roller Coaster) güvenli yavaşlama sağlamak amacıyla mekanik aşınması olmayan elektromanyetik fren sistemleri tercih edilir.

Yatay ve sürtünmesiz bir hatta kütlesi $m = 1000\text{ kg}$ olan bir test aracı $v = 30\text{ m/s}$ sabit hızla ilerlerken elektromanyetik fren bölgesine girmektedir. Sistemde kullanılan elektromıknatısın araca uyguladığı harekete zıt yönlü frenleme kuvvetinin büyüklüğü $F_{fren} = 4 \cdot N \cdot i$ (Newton) bağıntısıyla modellenmiştir. ($N$: Sarım sayısı, $i$: Akım şiddeti)

Sistemdeki elektromıknatısın sarım sayısı $N = 200$ olup, fren alanına giren aracın $5\text{ m/s}^2$'lik sabit bir yavaşlama ivmesiyle durması hedeflenmektedir.

Elektromanyetik fren sistemi ve aracın hareketi ile ilgili;

I. Aracın hedeflenen ivmeyle yavaşlayabilmesi için elektromıknatıstan geçmesi gereken akım şiddeti $6.25\text{ A}$'dir.
II. Elektromıknatısın güç kaynağındaki akımın yönü ters çevrilirse frenleme kuvveti de yön değiştirerek aracı hızlandırır.
III. Aracın kütlesi daha büyük olsaydı, aynı akım şiddeti ve sarım sayısında yavaşlama ivmesinin büyüklüğü daha küçük olurdu.

yargılarından hangileri DOĞRUDUR?