11. sınıf: Elektrik ve Manyetizma

Alan ve kuvvet

Değişen manyetik akı

İlgili kazanımlar

• FİZ.11.2.1 Elektrik yükleri arasındaki elektriksel kuvvetin matematiksel modeline yönelik tümevarımsal akıl yürütebilme
• FİZ.11.2.2 Elektriksel alanın matematiksel modeline yönelik tümevarımsal akıl yürütebilme
• FİZ.11.2.3 Faraday kafesi ve Faraday kafesinin kullanım alanları ile ilgili bilgi toplayabilme
• FİZ.11.2.4 Mıknatısların birbiriyle etkileşimine yönelik bilimsel gözlem yapabilme
• FİZ.11.2.5 Üzerinden akım geçen düz bir iletken telin oluşturduğu manyetik alana ilişkin tümevarımsal akıl yürütebilme
• FİZ.11.2.6 Akım makarasının merkez ekseninde oluşan manyetik alanın matematiksel modeline ilişkin tümevarımsal akıl yürütebilme
• FİZ.11.2.7 Elektromıknatısların kullanım alanlarına ilişkin bilgi toplayabilme
• FİZ.11.2.8 Manyetik alanda akım geçen düz bir tele etki eden kuvvete ilişkin matematiksel modele yönelik tümevarımsal akıl yürütebilme
• FİZ.11.2.9 Manyetik alanda akım geçen düz bir tele etki eden kuvvet ile ilgili deneyimini elektrik motorlarının çalışma prensibine yansıtabilme
• FİZ.11.2.10 Manyetik akıya etki eden etmenleri çözümleyebilme
• FİZ.11.2.11 İndüksiyon geriliminin matematiksel modeline ilişkin tümevarımsal akıl yürütebilme
• FİZ.11.2.12 İndüklenme sonucu oluşan alternatif (değişken) akım hakkında bilimsel çıkarım yapabilme
• FİZ.11.2.13 Transformatörün yapısı ve kullanım alanlarına yönelik bilimsel çıkarım yapabilme

Çözümlü örnekler

Örnek 1

Yalıtkan yatay düzlemde aralarında $6\ \mathrm{m}$ uzaklık bulunan noktasal iki cismin yükleri $q_1=-2\cdot 10^{-5}\ \mathrm{C}$ ve $q_2=-4\cdot 10^{-4}\ \mathrm{C}$ olarak veriliyor ($k=9\cdot 10^{9}\ \mathrm{N\cdot m^{2}/C^{2}}$). Yüklerin birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetin büyüklüğü ($\mathrm{N}$) ve etkileşim türü (itme / çekme) sırasıyla nedir?

• A)
  $\left(12\ \mathrm{N};\text{itme}\right)$
• B)
  $\left(2\ \mathrm{N};\text{itme}\right)$
• C)
  $\left(2\ \mathrm{N};\text{çekme}\right)$
• D)
  $\left(12\ \mathrm{N};\text{çekme}\right)$
• E)
  $\left(72\ \mathrm{N};\text{itme}\right)$

Çözümü ve cevabı göster

↔ Uzun ifadeleri yatay kaydırabilirsiniz.

1. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$9\cdot 2\cdot 4=72$$

2. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$\frac{72}{6^{2}}=2$$

3. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$2;\ \text{itme}\Longrightarrow\left(2\ \mathrm{N};\text{itme}\right)$$

Cevap

$\left(2\ \mathrm{N};\text{itme}\right)$

Örnek 2

Yatay $x$ ekseni üzerindeki $K(-4,0)$ ve $L(4,0)$ noktalarına sırasıyla $q_1=+8\cdot 10^{-7}\ \mathrm{C}$ ve $q_2=-16\cdot 10^{-7}\ \mathrm{C}$ noktasal yükleri sabitlenmiştir ($k=9\cdot 10^{9}\ \mathrm{N\cdot m^{2}/C^{2}}$; uzunluklar metre cinsindendir). Yüklerin orta noktası olan $O(0,0)$ noktasındaki bileşke elektrik alanın büyüklüğü kaç $\mathrm{N/C}$ olur?

• A)
  $450\ \mathrm{N/C}$
• B)
  $2700\ \mathrm{N/C}$
• C)
  $900\ \mathrm{N/C}$
• D)
  $1800\ \mathrm{N/C}$
• E)
  $1350\ \mathrm{N/C}$

Çözümü ve cevabı göster

↔ Uzun ifadeleri yatay kaydırabilirsiniz.

1. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$\frac{900\cdot 8}{4^{2}}=450$$

2. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$\frac{900\cdot 16}{4^{2}}=900$$

3. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$450+900=1350$$

4. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$1350\Longrightarrow1350\ \mathrm{N/C}$$

Cevap

$1350\ \mathrm{N/C}$

Örnek 3

Sayfa düzleminde $y$ ekseni boyunca uzanan sonsuz uzunluktaki düz iletken telden $+y$ yönünde $I=40\ \mathrm{A}$ büyüklüğünde elektrik akımı geçmektedir ($k_m=10^{-7}\ \mathrm{T\cdot m/A}$). Telden $4\ \mathrm{m}$ dik uzaklıktaki $K(4,0)$ noktasında oluşan manyetik alanın büyüklüğü ($\mu\mathrm{T}$) ve yönü sırasıyla nedir?

• A)
  $\left(10\ \mathrm{\mu T};\text{sayfa düzleminden içeri}\right)$
• B)
  $\left(4\ \mathrm{\mu T};\text{sayfa düzleminden dışarı}\right)$
• C)
  $\left(2\ \mathrm{\mu T};\text{sayfa düzleminden içeri}\right)$
• D)
  $\left(4\ \mathrm{\mu T};\text{sayfa düzleminden içeri}\right)$
• E)
  $\left(2\ \mathrm{\mu T};\text{sayfa düzleminden dışarı}\right)$

Çözümü ve cevabı göster

↔ Uzun ifadeleri yatay kaydırabilirsiniz.

1. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$2\cdot 40=80$$

2. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$\frac{80}{10\cdot 4}=2$$

3. Adım (Görünen fiziksel veriler): $$2;\ \text{sayfa düzleminden içeri}\Longrightarrow\left(2\ \mathrm{\mu T};\text{sayfa düzleminden içeri}\right)$$

Cevap

$\left(2\ \mathrm{\mu T};\text{sayfa düzleminden içeri}\right)$

Sık yapılan hatalar

• Elektrik alan yönünü negatif yüke etki eden kuvvet yönüyle aynı almak.
• Sabit manyetik akının her zaman indüksiyon gerilimi üreteceğini düşünmek.
• İdeal transformatörde gerilim artarken akımın da aynı oranda arttığını söylemek.

Uygulama ve etkinlik sınırları

Faraday kafesi araştırması, elektromıknatıs ve indüksiyon deneyleri bu sayfada uygulamalı olarak tamamlanmaz.

Çalışmaya devam edin