🎓 11. Sınıf
📚 11. Sınıf Fizik
💡 11. Sınıf Fizik: Transformatörler Çözümlü Örnekler
11. Sınıf Fizik: Transformatörler Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir transformatörün primer (giriş) bobininin sarım sayısı 500, sekonder (çıkış) bobininin sarım sayısı ise 2500'dür.
Bu transformatörün girişine \( 40 \) Volt alternatif gerilim uygulandığında, çıkışından kaç Volt gerilim alınır? ⚡
Çözüm:
Transformatörlerde gerilimler ile sarım sayıları doğru orantılıdır. Çözüm için şu adımları izleriz:
- Verilenleri yazalım: \( N_p = 500 \), \( N_s = 2500 \), \( V_p = 40 \)
- Transformatör denklemini kuralım: \[ \frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s} \]
- Değerleri yerine koyalım: \[ \frac{40}{V_s} = \frac{500}{2500} \]
- Sadeleştirme yaparsak: \[ \frac{40}{V_s} = \frac{1}{5} \]
- İçler dışlar çarpımı sonucunda: \[ V_s = 40 \times 5 = 200 \]
Örnek 2:
İdeal bir transformatörün giriş gücü 2200 Watt'tır. Bu transformatörün girişine \( 220 \) Volt gerilim uygulanmaktadır.
Transformatörün çıkış gerilimi \( 110 \) Volt olduğuna göre, primer ve sekonder kollarından geçen akım şiddetleri \( I_p \) ve \( I_s \) kaç Amperdir? 🔌
Çözüm:
İdeal bir transformatörde enerji kaybı yoktur, yani giriş gücü çıkış gücüne eşittir.
- Adım 1: Primer akımını bulalım. Güç formülü \( P = V \times I \) şeklindedir. \[ 2200 = 220 \times I_p \] \[ I_p = 10 \] Amper.
- Adım 2: İdeal transformatörde giriş gücü çıkış gücüne eşit olduğu için \( P_p = P_s \) olur. \[ 2200 = 110 \times I_s \] \[ I_s = 20 \] Amper.
Örnek 3:
Cep telefonu şarj cihazlarının içerisinde küçük transformatörler bulunur. Şehir şebekesinden gelen 220 Volt gerilimi, telefonun bataryasını doldurmak için uygun olan 5 Volt gerilime düşürürler. 📱
Buna göre, bir şarj cihazındaki transformatörün primer sarım sayısının sekonder sarım sayısına oranı \( \frac{N_p}{N_s} \) kaçtır?
Çözüm:
Günlük hayatta kullandığımız adaptörler genellikle alçaltıcı transformatörlerdir.
- Giriş gerilimi (Primer): \( V_p = 220 \) Volt
- Çıkış gerilimi (Sekonder): \( V_s = 5 \) Volt
- Transformatör prensibine göre gerilimlerin oranı, sarım sayılarının oranına eşittir: \[ \frac{N_p}{N_s} = \frac{V_p}{V_s} \]
- Değerleri yerine yazalım: \[ \frac{N_p}{N_s} = \frac{220}{5} \]
- Bölme işlemini yapalım: \[ \frac{N_p}{N_s} = 44 \]
Örnek 4:
Birbirine bağlı K ve L transformatörlerinden oluşan bir sistemde, K'nin girişine \( V_1 \) gerilimi uygulanıyor ve L'nin çıkışından \( V_4 \) gerilimi alınıyor.
K transformatörünün sarım sayıları \( N_1 = 100 \), \( N_2 = 400 \); L transformatörünün sarım sayıları \( N_3 = 200 \), \( N_4 = 1000 \)'dir.
Giriş gerilimi \( V_1 = 50 \) Volt olduğuna göre, sistemin toplam çıkış gerilimi \( V_4 \) kaç Volttur? ⚙️
Çözüm:
Birbirine bağlı transformatörlerde, birinci transformatörün çıkış gerilimi ikinci transformatörün giriş gerilimine eşittir.
- 1. Transformatör (K) için: \[ \frac{V_1}{V_2} = \frac{N_1}{N_2} \Rightarrow \frac{50}{V_2} = \frac{100}{400} \] Buradan \( V_2 = 200 \) Volt bulunur.
- Bağlantı kuralı: K'nin çıkışı L'nin girişine bağlı olduğu için \( V_3 = V_2 = 200 \) Volt olur.
- 2. Transformatör (L) için: \[ \frac{V_3}{V_4} = \frac{N_3}{N_4} \Rightarrow \frac{200}{V_4} = \frac{200}{1000} \] Buradan \( V_4 = 1000 \) Volt bulunur.
Örnek 5:
Elektrik santrallerinde üretilen elektrik enerjisi, çok uzak mesafelerdeki şehirlere taşınırken transformatörler yardımıyla gerilim 380.000 Volt gibi çok yüksek değerlere çıkarılır. 🏗️
B) Hattaki akımı düşürerek ısı kaybını azaltmak.
C) Alternatif akımı doğru akıma çevirmek.
Bunun temel sebebi aşağıdakilerden hangisidir ve fiziksel açıklaması nedir?
A) Elektriğin daha hızlı gitmesini sağlamak.B) Hattaki akımı düşürerek ısı kaybını azaltmak.
C) Alternatif akımı doğru akıma çevirmek.
Çözüm:
Bu soru, enerji iletim hatlarındaki verimlilikle ilgilidir.
- Fiziksel İlke: Bir telden geçen akım nedeniyle oluşan ısı kaybı (güç kaybı) \( P = I^2 \times R \) formülü ile hesaplanır.
- Mantık: Santralde üretilen toplam güç \( P = V \times I \) sabittir. Eğer biz gerilimi (\( V \)) transformatörle yükseltirsek, aynı gücü iletmek için gereken akım (\( I \)) azalır.
- Sonuç: Akım azaldığında, telin direncinden kaynaklanan ve ısıya dönüşerek boşa giden enerji kaybı (\( I^2 \times R \)) çok büyük oranda azalmış olur.
Örnek 6:
Verimi % 80 olan bir transformatörün primer koluna 200 Watt güç uygulanmaktadır.
Bu transformatörün sekonder (çıkış) gerilimi 40 Volt olduğuna göre, çıkıştan alınan akım \( I_s \) kaç Amperdir? 📉
Çözüm:
Gerçek hayatta transformatörler ideal değildir ve bir miktar enerji ısıya dönüşür. Verim formülünü kullanalım:
- Verim Tanımı: \( \text{Verim} = \frac{P_s}{P_p} \)
- Verilenleri yerine koyalım: \[ 0.80 = \frac{P_s}{200} \]
- Çıkış gücünü hesaplayalım: \[ P_s = 200 \times 0.80 = 160 \] Watt.
- Çıkış gücü formülünü (\( P_s = V_s \times I_s \)) kullanarak akımı bulalım: \[ 160 = 40 \times I_s \] \[ I_s = 4 \] Amper.
Örnek 7:
Bir öğrenci laboratuvarda bir transformatörün girişine 12 Volt değerinde bir pil (DC - Doğru Akım) bağlıyor. Öğrenci, transformatörün çıkışına bağlı olan lambanın yanmadığını gözlemliyor. 💡❌
Buna göre, lambanın yanmamasının temel sebebi aşağıdakilerden hangisidir?
Çözüm:
Transformatörlerin çalışma prensibi Faraday Elektromanyetik İndüksiyon Yasası'na dayanır.
- Değişken Akı Şartı: Bir bobinde indüksiyon akımı oluşması için bobinden geçen manyetik akının zamanla değişmesi gerekir.
- DC Problemi: Pil (Doğru Akım), primer bobinde sabit bir manyetik alan oluşturur. Manyetik alan değişmediği için sekonder bobinde bir akı değişimi meydana gelmez.
- Sonuç: Akı değişimi (\( \Delta \Phi \)) sıfır olduğu için sekonder bobinde indüksiyon elektromotor kuvveti (EMK) oluşmaz ve lamba yanmaz.
Örnek 8:
Bir transformatörde primer sarım sayısı \( N \), sekonder sarım sayısı \( 3N \)'dir. Primer devredeki akım şiddeti \( I_p = 6 \) A'dır.
Bu transformatör ideal olduğuna göre, sekonder devredeki akım şiddeti \( I_s \) kaç Amperdir? 🌀
Çözüm:
İdeal transformatörlerde sarım sayıları ile akımlar ters orantılıdır.
- Denklem: \[ \frac{N_p}{N_s} = \frac{I_s}{I_p} \]
- Verilenleri yerine yerleştirelim: \[ \frac{N}{3N} = \frac{I_s}{6} \]
- Sadeleştirme yaparsak: \[ \frac{1}{3} = \frac{I_s}{6} \]
- İçler dışlar çarpımı ile: \[ 3 \times I_s = 6 \] \[ I_s = 2 \] Amper.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/11-sinif-fizik-transformatorler/sorular