Manyetizma ve Elektromanyetik İndüklenme 11. Sınıf


Kategoriler: 11. Sınıf Fizik, Elektrik ve Manyetizma, Fizik

AKIMIN MANYETİK ALANI

Durgun elektrik yükleri ile durgun mıknatıs arasında bir çekim kuvvetinin olmadığı bilgisi çok eski yıllara dayanır. Bu bilgi nedeniyle de hareketli yüklerin de mıknatısları etkilemediği sanılıyordu. Elektrik akımlarının mıknatısları etkilemediğini göstermek amacıyla yapılan bir ders deneyi sırasında Hans Orsted tarafından, aksinin doğru olduğu, yani elektrik akımlarının mıknatısa bir kuvvet uyguladığı keşfedilmiştir.



Hans Orsted, şekilde görülen deney düzeneğinde, mıknatıs ibresine paralel konulan bir telden akım geçirerek, mıknatıs ibresinin tele dik duruma gelinceye kadar döndüğünü gözlemiştir. Bu olay, elektrik akımı geçen telin çevresinde bir manyetik alan oluşturduğunu gösterir. Akım geçen tellerin çevresinde tutulan pusula iğnesinin doğrultuları birleştirildiğinde manyetik alanın deseni elde edilir.



Düz Telden Geçen Akımın Manyetik Alanı

Üzerinden akım geçen düz telin çevresinde oluşan manyetik alan kuvvet çizgileri, merkezi tel olan çember biçimindedir. Bir noktadaki manyetik alan vektörü, bu noktada manyetik alan kuvvet çizgilerinin oluşturduğu çembere teğettir.

Manyetik alan vektörel bir büyüklüktür. Akım geçen telin bir noktadaki manyetik alan vektörünün yönü sağ el kuralına göre bulunur.



Düz Telden Geçen Akımın Manyetik Alanı Soruları ve Çözümleri

Halkanın Manyetik Alanı

Üzerinden akım geçen düz telin çevresinde manyetik alan oluştuğu gibi akım geçen halkanın da çevresinde manyetik alan oluşur. Akım geçen halkanın çevresinde oluşan manyetik alan kuvvet çizgileri, çok kısa bir mıknatısın çizgileri ile aynıdır.

Manyetik alanın y sağ el kuralına göre bulunur. Sağ elin dört parmağı akımın yönünü gösterecek biçimde tutulursa, baş parmak telin merkezindeki manyetik alanın yönünü gösterir.

Halkanın Manyetik Alanı Soruları ve Çözümleri



Akım Makarasının (Bobin) Manyetik Alanı

Bobin, iletken bir telin silindir biçimindeki bir demir çubuğa sarılması ile elde edilir. Bu iletken telden akım geçtiğinde demir çubuk mıknatıslanır. Bu şekilde elde edilen mıknatıs, elektromıknatıs olarak adlandırılır.

Akım Makarasının (Bobin) Manyetik Alanı Soruları ve Çözümleri

AKIM GEÇEN TELE ETKİYEN KUVVET

Akım Geçen Tellerin Birbirine Uyguladığı Kuvvet



Üzerinden akım geçen tel, çevresinde manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alana, üzerinden akım geçen başka bir tel konulacak olursa bu tele manyetik kuvvet etki eder. Etki eden kuvvetin yönü sağ el kuralına göre bulunur. Üzerinden akım geçen L teli, K telinin manyetik alanına, K teline paralel olarak konulursa tellerin birbirine uyguladığı kuvvet, itme ya da çekme kuvveti şeklinde olur.

Manyetik Alandaki Akım Geçen Tel çerçevenin Hareketi

Üzerinden akım geçen bir tel çerçeve, manyetik alan içerisine şekildeki gibi konulduğunda çerçevenin manyetik alana dik kısımlarına
manyetik kuvvet etki eder.



YÜKLÜ PARÇACIKLARIN MANYETİK ALANDAKİ HAREKETLERİ



Elektrik yüklü bir parçacık, hem elektrik alanın hem de manyetik alanının olduğu bölgeye girdiğinde elektrik alan nedeniyle elektriksel kuvvetin, manyetik alan nedeniyle de manyetik kuvvetin etkisinde kalır. Parçacık bu iki kuvvetin bileşkesinde hareket eder. Bu bileşke kuvvete Lorentz kuvveti denir.

E

elektrik alanı ile

B

manyetik alanının olduğu bölgeye

v

hızıyla giren q yüküne etki eden Lorentz kuvveti,

F = qE + qv x B dir.

Lorentz kuvvetinden hız seçici araçlarda ve kütle spektrometresinde yararlanılır.

ELEKTROMANYETİK İNDÜKLEME

Manyetik Akı

İndüksiyon Akımı

Özindüksiyon Akımı

Manyetik alanın yönü sağ el kuralına göre bulunur. Akım makarası sağ elin içinde iken dört parmak akım yönünü gösterecek biçimde şekildeki gibi tutulursa, açık olan baş parmak manyetik alanın yönünü gösterir. Elektromıknatısın uçlarının hangi kutbu alacağı da sağ el kuralına göre bulunur. Elektromıknatıs avuç içinde iken dört parmak akımın yönünü gösterdiğinde, başparmak elektromıknatısın N kutbunu gösterir. Manyetik alanda tele etki eden kuvvetin yönü sağ el kuralına göre bulunur. Açık sağ elin dört parmağı manyetik alanın yönünü, baş parmağı akım yönünü gösterecek biçimde tutulduğunda avuç içi kuvvetin yönünü gösterir.

Soru:  Bir üretece bağlanan iletken bir tel, düzgün manyetik alan içerisinde X, Y, Z koordinat sistemine şekildeki gibi yerleştirilmiştir. Manyetik alan içerisinde tele etki eden manyetik kuvvet z yönündedir. Buna göre, manyetik alanın yönü ile ilgili ne söylenebilir?
A) +x yönündedir. B) -x yönündedir. C) +y yönündedir.
D) -y yönündedir. E) -z yönündedir.

Çözüm: Manyetik alan içerisine konulan ve üzerinden akım geçen tele etki eden kuvvetin yönü sağ el kuralına göre bulunun Bu kurala göre, açık sağ elin dört parmağı E yönünde, baş parmağı i yönünde tutulduğunda avuç içi Enin yönünü gösterir. Bu durumda baş parmak -y yönünde geçen akımın yönünde, avuç içi kuvvetin yönü olan +z yönünde şekildeki gibi tutulduğunda inin yönü dört parmak yönünde yani +x yönünde olur. Cevap A

Soru: Üzerinden şekildeki yönlerde akımlar geçen K, L telleri sayfa düzlemindedir. Buna göre, L teline O noktasında etki eden manyetik kuvvet hangi yöndedir?
A)1 B)2 c)3 D)4 E)5
Çözüm: Üzerinden K akımı geçen K telinin O noktasındaki manyetik alanı, sağ el kuralına göre sayfa düzleminden içeriye doğrudur. Bu manyetik alan içerisinde bulunan Y teline etki eden kuvvetin yönü de sağ el kuralına göre bulunur. Bu kurala göre, sağ elin dört parmağı sayfa düzleminden içeriye doğru olan B yönünde, baş parmak L den geçen il_ akımı yönünde tutulduğunda avuç içi Enin yönünü gösterir. Bu durumda manyetik kuvvet 4 yönünde olur.

Çözüm: Üzerinden akım geçen, birbirine paralel iki telin birbirlerine uyguladıkları manyetik kuvvetlerin büyüklüğü, her teldeki akım şiddeti ile doğru orantılıdır. Bu durumda devredeki akım şiddeti artırılırsa manyetik kuvvet de artar. Üretecin kutupları arasındaki potansiyel fark artırılırsa akım artacağından kuvvet de artar (l. yargı doğru). LN arasındaki R direncine seri olarak bir direnç daha eklendiğinde devre direnci aıtacağından akım azalır, kuvvet de azalır (ll. yargı yanlış). LN arasındaki R direncine paralel olara bir direnç daha eklemek devre direncini azaltacağından akım artar, kuvvet de artar (III. yargı doğru). Cevap D

Temel Yeterlilik Sınavı (TYT)
22 Haziran 2019 Cumartesi