11. SINIF SORU BANKASI. 2. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 5. Konu ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON TEST ÇÖZÜMLERİ

Transkript

1 11. SINIF SORU ANKASI. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 5. Konu ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON TEST ÇÖZÜMLERİ

2 5 Elektromanyetik Indüksiyon Test 1 in Çözümleri Faraday Yasasına göre; indüksiyon emk sı manyetik akımın değişim hızına bağlıdır. Manyetik akı; U = A olduğundan, U 1 = U 1 = 10 6 weber U = 0 İndüksiyon emk sı, U- U1 f = f = , -4 f = 10 DU f =- olduğundan; volt bulunur. Yanıt dir. obinde oluşan indüksiyon emk sını bulalım. DU f =- N 40 f =- 10 0, f =-000 Volt Ohm kanununa göre, f = i R dir. 000 = i 40 i = 50 amper bulunur. Nihat ilgin Yayıncılık 4.. r = 0 Şekil I Şekil II A r = 0 Di Öz indüksiyon emk sı f öz =- L ifadesi ile bulunur. Sorudaki f ve R direncinin değişmesi D t Di oranını değiştirir. Ayrıca n sarım sayısı L öz indüksiyon katsayısını değiştirir. Fakat A anahtarının kapalı veya açık olması öz indüksiyon emk sını etkilemez. K devresinde Şekil I de gösterildiği yönde bir manyetik alan oluşur. İndüksiyon akımının yönü kendisini meydana getiren sebebe karşı koyacak yöndedir. K devresi L devresine yaklaştırılırsa, L devresi yi azaltmak isteyeceği için devreden Şekil II deki gibi indüksiyon akımı geçer. Mıknatısın manyetik alan çizgileri Şekil II deki gibi olduğu için mıknatısı L devresine yaklaştırmak öncekine ters yönde indüksiyon akımı geçmesine neden olur.

3 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON K L R 1 R Mıknatısın oluşturduğu manyetik alan yönü şekilde gösterilmiştir. Mıknatıs sağa doğru hareket ettirilirken K bobininden sağa doğru geçen manyetik alan azalır. İndüksiyon akımının, bu azalmaya karşı koyabilmesi için (1) yönünde geçmesi gerekir. v İndüksiyon emk sı oluşması için bobinden geçen manyetik akının değişmesi gerekir. unun için de mıknatıs ve makaranın birbirine göre bağıl hızları olmalıdır. II ve III te bağıl hız sıfırdan farklıdır. u nedenle II ve III te indüksiyon akımı oluşur. R 3 Nihat ilgin Yayıncılık Mıknatıs sağa doğru hareket ettirilirken L bobininden sağa doğru geçen manyetik akı artar. İndüksiyon akımı bu artmaya karşı koyacak yöndedir. u nedenle L bobinindeki indüksiyon akımı () yönünde olmalıdır DU İndüksiyon emk sı f =- bağıntısı ile bulunur. Şekil I ve Şekil II deki bobinlerden geçen manyetik akılar, U 1 = S n U = S n + S n cosa U = S n (cosa 1) Sn ( cos a - 1) f =- ns ( 1 - cos a) f = bulunur. Sürgü ok yönünde kaydırılırsa devreden geçen i akımı azalır. i akımı azalırsa akımın oluşturduğu de azalır. u durumda L bobininden geçen manyetik alan da azalır. İndüksiyon akımı bu azalmaya karşı koyacak yönde oluşur. L bobininde oluşan indüksiyon akımı I yönünde geçerse ile aynı yönde bir manyetik alan oluşturur. A anahtarının açılması da akımı azaltacağı için, sistem üzerinde aynı etkiyi yapar. Yani anahtar açılırken L bobininde I yönünde indüksiyon akımı oluşur.

4 4 Ünite Elektrik ve Manyetizma Öz indüksiyon emk sı devreden geçen akım şiddeti değişirse oluşur. S anahtarının açılması akımı azaltır. Açık olan anahtarın kapatılması akımı artırır. Reostanın sürgüsünün P ye doğru çekilmesi akımı artırır. Sürgünün R ye doğru çekilmesi akımı azaltır. Fakat anahtar kapalı iken, sürgünün yerinin sabit tutulması akımı değiştirmez. u nedenle, bu durumda öz indüksiyon emk sı oluşmaz. Öz indüksiyon akımı kendisini oluşturan sebebe karşı koyacak yöndedir. Yani devre akımı azalıyorsa akımla aynı yönde, devre akımı artıyorsa akıma ters yönde öz indüksiyon akımı oluşur. S anahtarı açılırken devre akımı azalır. u durumda i akımı ile aynı yönde öz indüksiyon akımı oluşur. K sürgüsü P ye getirilirken direnç artar. Direnç arttığı için devre akımı azalır. Devre akımı azalıyorsa, öz indüksiyon akımı i ile aynı yönde oluşur Nihat ilgin Yayıncılık Sürgü K dan S ye getirilirken devre akımı artar. Öz indüksiyon akımı bu artmaya karşı koyabilmesi için devre akımına zıt yönde olmalıdır. S anahtarı kapalı iken L bobininin çevresinde oluşturduğu manyetik alan çizgileri şekilde gösterilmiştir. u durumdayken bobinler birbirine yaklaştırılırsa, K bobininin içinde geçen manyetik akı artar. u artmaya karşı koyacak şekilde K bobininden gösterilen yönde akım geçer. S anahtarı açıkken L bobini çevresinde manyetik alan yoktur. S anahtarı kapatılırsa şekildeki gibi manyetik alan oluşur. u sırada K bobini içinden geçen manyetik akı da artmış olur. u artmaya karşı koyabilmek için yine gösterilen yönde indüksiyon akımı oluşur. Kapalı durumdaki S anahtarı açılırsa, R direnci üzerinde şekildeki akımın tersi yönde bir indüksiyon akımı oluşur. Sürgü R den K ya getirilirken devre akımı azalır. Öz indüksiyon akımı bu azalmaya karşı koyabilmesi için devre akımı ile aynı önde olmalıdır. Her iki durumda oluşan öz indüksiyon akımları birbirine ters yöndedir. Sürgü K dan S ye getirilirken; Direnç 3R den R ye iner. u durumda akım i den 3i ye çıkar. i = i olur. Öz indüksiyon emk sı Di i f =- L den, f L D t 1 =- olur. t Sürgü R den K ya getirilirken; Direnç R den 3R ye çıkar. u durumda akım 6i den i ye düşer. i = 4i olur. Öz indüksiyon emk sı; 4i f = L olur. t una göre f 1 < f bulunur.

5 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON Manyetik alan içinde dönme hareketi yapan çubuk için indüksiyon emk sı, V, f 1 = Manyetik alan içinde öteleme hareketi yapan çubuk için indüksiyon emk sı, 15. Sağ el kuralına göre çubuk (1) yönünde hareket ederken elektronlar K ucunda toplanır. Çubuk () yönünde hareket ederken de elektronlar L ucunda toplanır. (1) () f = V, v Çubuğun hızı olduğundan, f v =, f 1 u durumda = 1 bulunur. f 14. T Nihat ilgin Yayıncılık 16. İndüksiyon emk sı; DU f =- ile bulunur. 0-t zaman aralığında U negatif olduğu için f pozitif bir sabit olmalıdır. u durumda, C, D seçeneklerini eleyebiliriz. t-t zaman aralığında U = 0 olduğu için f = 0 dır. u durumda E seçeneğini de eleyebiliriz. Ohm kanununa göre, f = i R f = 1 0 f = 0 volt Şekildeki devrede oluşan indüksiyon emk sı, f = v, ile bulunur. 0 = 10 v 0,5 v = 4 m/s olur. İndüksiyon akımının yönü kendisini meydana getiren sebebe karşı koyacak yöndedir. İndüksiyon akımı dış manyetik alanla aynı yönde manyetik alan oluşturmaktadır. Demek ki çerçevenin içinden geçen manyetik alan azalmaktadır. u durumda çerçeve I yönünde çekilmelidir. Yanıt dir. 17. Mıknatısın oluşturduğu manyetik alanın yönü şekilde gösterilmiştir. Mıknatıs uzaklaştırılırken çemberin içinden geçen manyetik alan çizgisi sayısı azalır. öylece çemberin içinden geçen manyetik akı da azalmış olur. İndüksiyon akımı bu akı azalmasına (1) () karşı koymalıdır. u nedenle çemberde oluşan indüksiyon akımı ile aynı yönde manyetik alan oluşturmalıdır. unun için de () yönünde indüksiyon akımı oluşmalıdır. P

6 6 Ünite Elektrik ve Manyetizma Test nin Çözümleri S N Mıknatısın çevresindeki manyetik alan çizgileri şekilde gösterilmiştir. Mıknatıs ok yönünde hareket ettirilirken R çemberinden geçen akı azalır, P çemberinden geçen manyetik akı artar. I. yargı doğrudur. Mıknatıs hareket ettirilirken R çemberinden sağa doğru geçen manyetik alan azalır. İndüksiyon akımı bu azalmaya karşı koymalıdır. u nedenle R den geçen indüksiyon akımı sağa doğru manyetik alan oluşturur. Sağa doğru manyetik alan oluşturulabilmesi için indüksiyon akımı () yönünde geçmelidir. II. yargı doğrudur. Manyetik alan içinde hareket eden çubuğun uçları arasındaki indüksiyon emk sı, f = V, sina ile bulunur. f K = V, f L = V, sina f M = V, u durumda; f K > f M > f L bulunur. Yanıt dir. Mıknatıs hareket ettirilirken P çemberinden geçen manyetik alan artar. İndüksiyon akımı bu artmaya karşı koyar. u nedenle indüksiyon akımı sola doğru manyetik alan oluşturmalıdır. Manyetik alanın sola doğru oluşabilmesi için P çemberinden (1) yönünde indüksiyon akımı geçmesi gerekir. III. yargı da doğrudur. Nihat ilgin Yayıncılık 4. Yanıt dir.. Çerçeve üzerindeki ampermetrenin sapabilmesi için yani indüksiyon akımı oluşabilmesi için; çerçevenin içinden geçen manyetik alan çizgilerinin sayısı değişmelidir. Çerçeve KM kenarı etrafında döndürüldüğü zaman, çerçevenin içinden geçen manyetik alan çizgileri sayısı sürekli değişir. u durumda A ampermetresi sapar. İndüksiyon emk sı 0-18 f =- 9-3 f = 3 volt bulunur. U- U1 f =- ile bulunur. Yanıt dir. Çerçeve ( ) yönünde hareket ettirilirse, çerçevenin içinden geçen manyetik alan çizgisi sayısı değişmez. Yani ampermetre sapmaz. Çerçeve ile aynı yönde hareket ettirildiği zaman da çerçeve içinden geçen manyetik alan çizgileri sayısı değişmez. Yani indüksiyon akımı oluşmaz. u durumda ampermetre de sapmaz.

7 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON DU İndüksiyon emk sı f =- N ile bulunur. u durumda N sarım sayısı artarsa indüksiyon emk sı artar. u nedenle indüksiyon akımı da artar I doğrudur. obinleri birbirinden uzaklaştırmak manyetik akı değişimini azaltacağı için indüksiyon akımı azalır. II yanlıştır. A anahtarı kapatılırsa devredeki direnç azalacağı için akım değişimi daha büyük olur. Akım değişimi daha büyük olursa L bobini içinden geçen manyetik akı değişimi de daha büyük olur. öylece L bobinindeki indüksiyon akımı artar. III de doğrudur. Çerçeve üzerinde indüksiyon akımı oluşabilmesi için çerevenin içinden geçen manyetik akının değişmesi gerekir. u nedenle II. bölgeye girerken ve II. bölgeden çıkarken indüksiyon akımı oluşur. Çerçevenin tamamı II. bölgede iken indüksiyon akımı oluşmaz. Çünkü çerçevenin içinden geçen manyetik akı değişmez. Yanıt dir. 6. Nihat ilgin Yayıncılık 8. II. bobin üzerinde belirtilen yönde indüksiyon akımı oluşması için bu bobinin içinden geçen ve sola doğru olan manyetik alanın azalması gerekir. I. bobin üzerinden geçen akım, II. bobin içinde sola doğru bir manyetik alan oluşturur. I. bobin üzerinden geçen akım azalırsa oluşturduğu manyetik alan da azalır. S 1 anahtarını açmak akımı azalttığı için manyetik alan da azalır. I. yargı doğrudur. S anahtarını kapatmak devre akımını etkilemez. II. yargı yanlıştır. S 3 anahtarını açmak da devre akımını azalttığı için manyetik alan da azalır. III. yargı doğrudur. Manyetik alan içinde ~ açısal hızıyla döndürülen ~, çubuğun uçları arasında oluşan emk f = ile bulunur. u durumda, ~ (, ) f1 = = ~, ~, f = f 1 una göre, = 4 bulunur. f

8 8 Ünite Elektrik ve Manyetizma 9. K L 11. a manyetik alan b zaman Şekil I Şekil II K bobininin ekseninde şekilde gösterildiği gibi manyetik alan oluşur. u manyetik alan L bobininin de içinden geçmektedir. A anahtarı açılırsa devreden geçen akım sıfıra düşer. Yani azalır. Akım azalırsa, akımın oluşturduğu manyetik alanı da azalır. Manyetik alan azalırsa, L bobininin içinden geçen manyetik akı azalır. Manyetik akının azalması L bobininde indüksiyon akımı oluşturur. u indüksiyon akımı manyetik akının azalmasına karşı koymalıdır. Yani sola doğru manyetik alan oluşturmalıdır. u nedenle indüksiyon akımı y den e doğru olur. Nihat ilgin Yayıncılık 1. t 1 süresince çerçeveden geçen manyetik alan artmıştır. Manyetik alanın yönü içe doğru olduğuna göre, çerçevede oluşan indüksiyon akımı dışa doğru manyetik alan oluşturmalıdır. u nedenle indüksiyon akımı a yönünde olmalıdır. t süresince manyetik alan azaldığı için indüksiyon akımı b yönünde olur. Şekil I 10. ir devreden geçen akım değişirse, akımın oluşturduğu manyetik alan da değişir. I. bölgede akım değişmediğine göre K makarasının oluşturduğu manyetik alan da değişmez. una göre L makarasından geçen manyetik alan değişmiyorsa, L makarasında indüksiyon akımı oluşmaz. II. bölgede akım azalıyor. u durumda L makarasının içinden geçen manyetik alan da azalır. una göre L makarasında indüksiyon akımı oluşur. DU indüksiyon emk sı f =- n ile bulunur. V hızı artarsa, U de artar. Yani indüksiyon akımı da artar. n sarım sayısı artarsa, indüksiyon emk sı da artar. u da indüksiyon akımını artırır. II. bobin üzerindeki R direncinin büyüklüğü artırılırsa ampermetreden okunan değer küçülür. III. bölgede devreden akım geçmez. u durumda L makarasında indüksiyon akımı oluşmaz. IV. bölgede K makarasından geçen akım artar. una göre K makarasının oluşturduğu manyetik alan artar. u durumda L makarasının içinden geçen manyetik alan artar. Manyetik alan çizgilerindeki artma Faraday yasasına göre L makarasında indüksiyon akımı oluşturur.

9 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON A 1 açık A kapalı iken devre şekildeki gibidir. 15. L i A i P tel A 1 i 1 P I. A anahtarı açılırsa akı azalması olur. Akı azalmasını önlemek için ile aynı yönde manyetik alan oluşur. unun için devre akımıyla aynı yönde öz indüksiyon akımı oluşur. u nedenle I. öncül yanlıştır. II. Üreteçler birbirine paralel bağlıdır. İki anahtarı birlikte kapattığımızda devre akımı değişmeyeceğinden öz indüksiyon akımı oluşmaz. III. A anahtarı kapalıyken reostanın sürgüsü P oku yönünde kaydırılırsa devre akımı artar. Devre akımı artınca manyetik akı artar. Akıdaki artışı önlemek için ile zıt yönde manyetik alan oluşur. Yeni manyetik alan ile zıt yönde olduğundan öz indüksiyon akımı da i ile zıt yönde oluşur. Nihat ilgin Yayıncılık L çerçevesinden i akımının geçmesi için bu akımın oluşturduğu manyetik alan olmalıdır. manyetik alanının şekildeki yönde olabilmesi için de çerçeve içinden geçen tel manyetik alanı azalmalıdır. tel azalabilmesi için L çerçevesinin yönünde hareket ettirilmesi gerekir. Yanıt dir. 14. X halkası + yönünde çekilirken halka içinden geçen manyetik akı değişmez. u nedenle X halkası üzerinde indüksiyon akımı oluşmaz. Y halkası y yönünde çekilirken halka içinden geçen manyetik akı azalır. u azalmaya karşı koyacak şekilde Y halkasında indüksiyon akımı oluşur. 1 Y tel Telin oluşturduğu tel azaldığı için bu manyetik alanla aynı yönde bir manyetik alanı oluşur. Sağ elin başparmağı yi gösterecek şekilde elimizi ayarlarsak, yönünde bir indüksiyon akımı oluşur. i Yanıt dir t 1 zaman aralığında A 1 telinin O noktasında oluşturduğu manyetik alan artıyor. S S çemberinde bu artışa karşı koyacak yönde, yani ters tel yönde manyetik alan oluşturacak şekilde indüksiyon akımı geçer. u indüksiyon akımı 1 yönünde oluşur. I. yargı doğrudur. t 1 -t zaman aralığında manyetik alan değişmediği için indüksiyon akımı oluşmaz. II. yargı yanlıştır. Grafiğe göre t -t 3 zaman aralığında tel azalmıştır. u azalmaya karşı koyacak S yönde yani tel ile aynı yönde manyetik alanı oluşmalıdır. manyetik alanı oluşturan indüksiyon akımı yönündedir. Yani III. yargı da doğrudur. tel

10 10 Ünite Elektrik ve Manyetizma Test 3 ün Çözümleri X, Y P (1) 3, reosta Reosta sürgüsü P oku yönünde çekilirken devrenin direnci azalır. u nedenle devreden geçen akım şiddeti artar. Öz indüksiyon akımı bu artmaya karşı koyacak yöndedir. una göre öz indüksiyon akımı devre akımına ters yönde yani (1) yönünde olmalıdır. () Yanıt dir. ir tel düzgün manyetik alan içinde döndürülürse uçları arasında oluşan potansiyel farkı; ~, f = bağıntısı ile bulunur. Dikkat edilirse potansiyel farkı, ile doğru orantılıdır. Z ~ Nihat ilgin Yayıncılık u durumda, uzunluğundaki telin uçları arasındaki potansiyel farkı 1 volt ise 3, uzunluğundaki telin uçları arasındaki potansiyel farkı 9 volt olur. v XY = 1 volt v ZY = 9 volt ise v XZ = 8 volt olur.. z II 4. X manyetik ak I y y 3U U ir çerçevede oluşan indüksiyon emk sı; U- U1 f =- ile bulunur. U 1 = A U = 0 una göre U = A olur. İndüksiyon emk sı da; 0 A f =- - f = A bulunur. Şekil I U 0 t t Şekil II Faraday yasasına göre indüksiyon emk sı, 3t zaman DU İndüksiyon emk f =- dır. 3f u bağıntıya göre X f bobini üzerinde oluşan f indüksiyon emk sı 0-t zaman 0 zaman aralığında f, t t 3t t-t aralığında sıfır ve t-3t aralığında f olur. Yanıt dir.

11 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON (1) X 7. (3) () v (1) A Y Manyetik alan içinde hareket ettirilen telin uçları arasındaki emk, f = v, ile bulunur. 75, f = f = 4,5 volt Ohm yasasına göre, f = i R 4,5 = i 7,5 i = 0,6 Amper bulunur. V K makarasının oluşturduğu manyetik alan şekilde gösterilmiştir. L makarasından () yönünde akım geçebilmesi için bu manyetik alan azalmalıdır. Reosta sürgüsü (1) yönde hareket edince direnç azalır. Direnç azalınca akım, dolayısıyla alanı artar. I. öncül yanlıştır. A anahtarını açmak akımı, dolayısıyla manyetik alanını azaltır. II. öncül doğrudur. Makaralar birbirinden uzaklaşırsa L makarasının içinden geçen manyetik alan azalır. III. öncül de doğrudur. () 6. u akımın yönü Lenz yasasına göre (1) yönündedir. potansiyel fark Nihat ilgin Yayıncılık 8. Y y X (1) () Z (a) (b) V Şekil I 0 t t Şekil II zaman 3t (1) () (1) () V A 0-t zaman aralığında makaraya düşen potansiyel farkı arttığına göre devre akımı da artmıştır. u durumda öz indüksiyon akımı devre akımına ters yönde yani (b) yönünde olur. I. yargı doğrudur. t-t zaman aralığında makaraya düşen potansiyel farkı değişmediğine göre devre akımı değişmemiştir. u durumda öz indüksiyon akımı oluşmaz. II yargı da doğrudur. t-3t zaman aralığında makaraya düşen potansiyel farkı azaldığına göre devre akımı da azalmıştır. u durumda öz indüksiyon akımı devre akımı ile aynı yönde yani (a) yönünde olur. III. yargı da doğrudur. Z makarası üzerindeki anahtar kapatıldığında şekilde gösterildiği gibi bir manyetik alanı oluşur. X makarası içinden geçen manyetik alan artar. X makarasından bu manyetik alana ters yönde manyetik alan oluşturacak şekilde indüksiyon akımı geçer. u akım () yönündedir. enzer şekilde Y makarasında da artan manyetik alana karşı yönde manyetik alan oluşturacak şekilde indüksiyon akımı geçer. u akım () yönündedir. Anahtar kapatıldığında Z makarasında (1) yönünde akım artar. u akıma karşı koyacak yönde, yani () yönünde öz indüksiyon akımı oluşur.

12 1 Ünite Elektrik ve Manyetizma r = 0, F F K L M Reostanın sürgüsü L den K ya getirilirken devrenin direnci azalır. una bağlı olarak devreden geçen akım şiddeti artar. Öz indüksiyon emk sı bu akım şiddeti değişimi ile doğru orantılıdır. u durumda öz indüksiyon akımı devre akımına ters yönde oluşur. Reostanın sürgüsü K dan M ye getirilirken ilk duruma göre akım daha fazla değişir. u nedenle;, > f 1 olur. Sürgü K dan M ye getirilirken devre akımı azaldığı için öz indüksiyon akımı devre akımıyla aynı yönlü olur. Düzgün manyetik alan içinde hareket ettirilen çubuğun uçları arasındaki emk f ort = v ort, bağıntısı ile bulunur. u bağıntıya göre; Telin, uzunluğu büyütülürse indüksiyon emk sı da büyür. I. öncül doğrudur. Telin aldığı yolu arttıkça telin ortalama hızı da artar. una göre yolu büyütülürse indüksiyon emk sı da büyür. II. öncül de doğrudur. Telin hareket süresi artarsa ortalama hız yine artacağı için indüksiyon emk sı büyür. III. öncül de doğrudur. 10. K L Nihat ilgin Yayıncılık 1. L, K, O ~ X r = 0 Y (1) () Manyetik alan içinde dönen çubuğun uçları arasındaki emk, ile doğru orantılıdır. u durumda; V OK = V ise X reostasının sürgüsü ok yönünde çekilince direnç artar. Direnç artınca devreden geçen akım şiddeti azalır. u durumda L bobininden geçen manyetik alan şiddeti azalır. L bobininde bu azalmaya karşı koyacak şekilde indüksiyon akımı oluşur. u indüksiyon akımı sağ el kuralına göre (1) yönünedir. Y reostasının sürgüsü ok yönünde çekilirse bu sefer direnç azalır. u durumda () yönünde indüksiyon akımı oluşur. V OL = 4V olur. u da bize toprağa göre potansiyeli sıfır olan noktanın K-L arasında olduğunu gösterir. aşka bir ifadeyle V O ve V K potansiyellerinin toprağa göre işaretleri aynıdır. Sağ elimizi, dört parmağımız manyetik alan yönünde, baş parmağımız telin hareketi yönünde olacak şekilde açtığımız zaman; avuç içi (+) yüklerin toplandığı bölgeyi gösterir. una göre (+) yükler L ucuna doğru, ( ) yükler de O ucuna doğru toplanır.

13 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON A (1) () 15. X tel P i K telinin çerçeve içinde oluşturduğu manyetik alan yönü şekildeki gibi sayfa düzleminden içe doğrudur. Yay, (1) yönünde çekilirse çerçevenin alanı arttığı için çerçevenin içinden geçen manyetik alan çizgilerinin sayısı da artar. u artışa karşı koyabilmek için çerçeveden ok yönünde indüksiyon akımı geçer. I. yargı doğrudur. ok K Y Z R 14. K telindeki i akımını artırmak da çerçeve içinden geçen manyetik alanı artıracağı için yine ok yönünde indüksiyon akımı oluşur. R Yanıt dir. S Nihat ilgin Yayıncılık X çerçevesi manyetik alan içine girerken çerçeveden geçen manyetik akı düzgün olarak artar. u nedenle indüksiyon emk sı sabittir. Çerçevenin tamamı manyetik alan içindeyken çerçeveden geçen manyetik akı değişmeyeceği için emk sıfırdır. Çerçeve manyetik alan bölgesinden çıkarken çerçeveden geçen manyetik akı düzgün olarak azalır. u nedenle indüksiyon emk sı yine sabit olur. Ancak girerkenki emk ile ters işaretli olur. una göre X ile P yi eşleştirebiliriz. S, v, v v, X Y ir tel düzgün manyetik alan içinde hareket ettirilirse, telin uçları arasında oluşan emk; f = v, Z Y çerçevesi manyetik alan bölgesine girerken çerçeveden geçen manyetik akının değişim hızı artar. u nedenle indüksiyon emk sı da artacaktır. Yani Y ile R yi eşleştirebiliriz. Z çerçevesi manyetik alan bölgesine girerken çerçeveden geçen akının değişim hızı önce artar, sonra azalır. u nedenle Z ile S yi eşleştirebiliriz. bağıntısı ile bulunur. una göre; f P = 1 volt ise f R = 4 volt f S = volt olur. una göre P-R uçlarına bağlanan voltmetre 3 voltu gösterirse R-S uçlarına bağlanan voltmetre 6 voltu gösterir.

14 14 Ünite Elektrik ve Manyetizma Test 4 ün Çözümleri ir tel düzgün manyetik alana dik olacak şekilde v çizgisel hızı ile döndürülürse, telin uçları arasında V, f =- kadarlık indüksiyon elektromotor kuvveti oluşur. u elektromotor kuvvetinin büyüklüğü manyetik alan yönüne bağlı değildir. Anahtar kapanırken şekilde gösterildiği yönde manyetik alan çizgilerinde bir artış olur. II devresinde bu artışa karşı koyacak şekilde bir indüksiyon akımı oluşur. Yani anahtar kapanırken devreden yönünde indüksiyon akımı geçer. Anahtar açılırken yukarıda anlatılan olayın tersi gerçekleşir. Yani 1 yönünde indüksiyon akımı geçer. Yanıt dir. Nihat ilgin Yayıncılık 4.. Manyetik alan içinde hareket ettirilen telin uçları arasında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti; f = V, sina dır. u durumda f elektromotor kuvveti, telin manyetik alan içindeki hareket süresine bağlı değildir. Düzgün manyetik alan içinde döndürülen telin uçları arasında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti, ~, f = dir. u durumda emk nın, ile doğru orantılı olduğunu söyleyebiliriz. una göre, LM noktaları arasında oluşan indüksiyon emk sı 1 volt ise LK noktaları arasında oluşan indüksiyon emk sı 9 volt olur. una göre KM noktaları arasındaki indüksiyon emksı 8 volt olur.

15 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON i NA ir devrede oluşan indüksiyon emk sı f =- ile bulunur. I makarasının sarım sayısının artması, d uzaklığının azalması, üretecin emk sının artması, R 1 direncinin azalması formüldeki manyetik alan şiddetini artırır. una bağlı olarak f da artar. Ancak R direncinin değişmesi f yi etkilemez. sadece i akımını değiştirir. OKL iletken çubuğu O noktası etrafında dönerken sağ el kuralına göre ( ) yükler O ya doğru hareket eder. u nedenle L nin toprağa göre potansiyeli (+), O nunki de ( ) dir. u durumda K noktasının potansiyeli de ( ) olacaktır. 6. Nihat ilgin Yayıncılık 8. Halkada indüksiyon akımı oluşması için halkanın içinden geçen manyetik alanın değişmesi gerekir. Yani halka KL, MN, NP yolları boyunca kaydırılırken indüksiyon akımı oluşur. MN ve NP aynı yönlü olduğu için test tekniğine göre yanıtın KL olduğunu söyleyebiliriz. Halka K dan L ye kaydırılırken içinden geçen manyetik akı artar. Manyetik akıdaki bu artışa karşı koymak için indüksiyon akımının belirtilen yönde olması gerekir. Yanıt dir. İndüksiyon akımı oluşması için çemberin içinden geçen manyetik akının değişmesi gerekir. Çember y eksenine paralel çapı etrafında döndürülürse, çemberin içinden geçen manyetik akı değişir. Diğer seçeneklerde verilen durumlarda çemberin içinden geçen manyetik akı değişmez.

16 16 Ünite Elektrik ve Manyetizma K O 1 L M X iletkeninden geçen i akımının büyüklüğü düzgün i biçimde artarsa; = K bağıntısına göre oluşturduğu manyetik alanı da düzgün biçimde artar. d u durumda Y iletkeni içinden geçen manyetik alanı da düzgün biçimde artar. Y iletkeni içinden A D geçen manyetik alanın artması, f =- bağıntısına göre Y iletkeninde sabit bir emk oluşturur. u emk da I yönünde sabit bir akımın geçmesine neden olur. N Düzgün manyetik alan içinde ~ açısal hızıyla döndürülen çubuğun uçları arasındaki emk, çubuğun boyunun karesi olan, ile doğru orantılıdır. u durumda; O N noktaları arasındaki emk VO N = V ise VO M = 16 V ve V MN = 15V olur. enzer şekilde; O Nihat ilgin Yayıncılık VO L = 4 V, V 9V 1 O 1 K = ve V KL = 5V olur. VKL 5 1 una göre = = bulunur. VMN makaradan geçen akım 1. K i d 1 v K + Şekil I 0 t 1 t t 3 t 4 Şekil II zaman Öz indüksiyon akımının oluşması için makaradan geçen akımın değişmesi gerekir. Anahtarın kapatılma ve açılma anında devreden geçen akım değişir. u durumda t 1 -t zaman aralığında anahtarın kapatılma işleminin gerçekleştiğini, t -t 3 zaman aralığında anahtarın kapalı durumda olduğunu ve t 3 -t 4 zaman aralığında açılma işleminin gerçeleştiğini söyleyebiliriz. d KLM çubuğu düzgün manyetik alan içinde V hızı ile hareket ettirilirken sağ el kuralına göre ( ) yükler M ucuna doğru toplanır. u durumda K ucundaki yüklerin işareti (+), çubuğun tam ortası nötr, L ve M noktasındaki yüklerin işareti ( ) dir. L M

17 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON i i 1 V S R F m Özindüksiyon akımı, devre akımının değişimlerine karşı koyacak yönde oluşur. +q v Açık durumdaki anahtar kapatıldığında devrede I yönünde i 1 akımı geçer. u sırada II yönünde i özindüksiyon akımı oluşur. Yanıt dir. Yüklü parçacık düzgün manyetik alana dik girdiğ için alan içinde düzgün çembersel hareket yapar. u durumda gerekli merkezcil kuvveti manyetik kuvvet sağlar. Fmerkezcil = Fmanyetik v m R m R v = qv = q Nihat ilgin Yayıncılık rr m = q T R T = 16. Mawell Denklemleri; mr bulunur. q Durgun bir yükün çevresinde elektriksel alan oluşur. Yükler arasındaki etkileşim bu alanla sağlanır. 14. P K 1 L N Manyetik alan oluşturmak yalnızca mıknatıslara ait bir özellik değildir. Manyetik alan mıknatıslarla oluşturulacağı gibi hareketli yüklü taneciklerle de oluşturulabilir. R i M Manyetik alanda meydana gelen bir değişim, bir elektriksel alanın doğmasına neden olur. P halkasında bir indüksiyon akımının oluşması için halka düzleminden geçen akının değişmesi gerekir. Halka KL arasında hareket ederken akı değişimi olmadığından bir indüksiyon akımı oluşmaz. LM arasında halka tele yaklaştığı için, akı artışı, MN arasında telden uzaklaştığı için akı azalışı olur. Hem akı artışı hem de azalışında halkada bir indüksiyon akımı oluşur. Elektrik akımlarının bulunduğu bölgede manyetik alan şiddeti vektörünün bir kapalı eğri boyunca toplamı, bu kapalı eğri içerisinden geçen akımların cebirsel toplamı ile orantılıdır. Mawell bu yasaları değişen manyetik alan, elektriksel alan oluşumuna, değişen elektriksel alan ise manyetik alan oluşumuna neden olur şeklinde yorumlamıştır.