FİZİK II MANYETİK ALAN PROBLEMLERİ. Hızı v (m/s) olan bir q (C) yüküne B (Tesla) manyetik alanda etkiyen manyetik kuvvet F (N);

Transkript

1 FİZİK II MANYETİK ALAN PROBLEMLERİ Hızı v (m/s) olan br q (C) yüküne B (Tesla) manyetk alanda etkyen manyetk kuvvet F (N);

2 1 Manyetk alanda daresel hareket Akım taşıyan L uzunluklu br tele manyetk alanda etkyen kuvvet =rxf

3 Bot Savart kanunu 2

4 3 Amper kanunu R yarıçaplı I akımı taşıyan br daresel yay parçasının merkeznde manyetk alan: Yay parçası θ(radyan cnsnden ) ve akım saat yönün ters se, s yay parçasının uzunluğu Rθ olarak verlr. Merkezde; akımı taşıyan uzun doğrusal br letken tele dk R uzaklıkta manyetk alan: Not: Akımlar aynı yönde ve doğrultuda se kuvvet çekc akımı taşıyan n sarımlı deal uzun br solonodn büyüklüğü: çndek manyetk alan

5 4 I akımı taşıyan yüzey alan vektörü A le gösterlen br akım lmeğnn manyetk dpol moment br vektör olup doğrultusu halka düzlemne dktr. Yönü sağ el kuralı le bulunur. Br manyetk alan çersndek br akm lmeğne etkyen tork; VERİLER

6 e=1,6x10-19 C g=10 m/s 2 k=(1/4 0)=9x10 9 N.m 2 /C 2 o=9,0x10-12 C 2 /N.m gga G o=4 x10-7 T.m/A 10 6 mega M = klo k mp =1,7x10-27 kg 10-2 cent cm me=9,1x10-31 kg 10-3 ml m 1 ev=1,6x10-19 J 10-6 mcro sn30 o =cos60 o =0, nano n cos30 o =sn60 o =0, pco p sn45 o = cos45 o =0,7 cos37 o =0,8 sn37 o =0,6 ln 2=0,69; e=2,7 log e = 0,43 5

7 6 1. Br proton 4,00x10 6 m/s hızla büyüklüğü 1,70 T olan br manyetk alana doğru hareket etmektedr. Protona 8,20x N luk br kuvvet etkmekte se proton hızı le alan arasındak açı nedr? 2. Br elektron 3, J luk br knetk enerj le büyüklüğü 0,235 T olan br manyetk alana grerek daresel br yörüngede harekete başlamaktadır. a) elektronun hızını b) daresel yörüngenn yarıçapını bulunuz. 3. Br proton 5x10 6 m/s hızla, büyüklüğü 0,180 T olan poztf x-doğrultusundak br manyetk alanla 60 o lk açı yapacak şeklde hareket etmektedr. Protona etkyen manyetk alan kuvvetnn büyüklüğü nedr? 4. Aynı knetk enerjye sahp kütleler m1ve m2, yükler q1 ve q2 olan k parçacık düzgün br magnetk alan, B çne dk olarak gryorlar. m2 = 2m1 ve q2 =2q1 olduğuna göre zledkler daresel yörüngelern yarıçaplarının oranını (r1/r2) bulunuz. A) 1 B) 1/2 C) 2 D) 1/ 2 E) 2 5. Knetk enerjs K olan br elektronu, yarıçapı r olan br çembersel yörüngede tutablmek çn gerekl olan manyetk alanın büyüklüğü nedr? 6. Br güç hattı, 5000A lk akımı güneyden kuzeye doğru uzanan düz br letm hattında taşımaktadır. Büyüklüğü 60,0 mt ve kuzeye yönelen yern manyetk alanı se yatay le 70 o açı yapmaktadır. Yern alanından etklenen letm hattının 100mlk kısmına etkyen manyetk kuvvetn büyüklüğünü ve yönünü bulunuz. (Yanıt: FB=28,2 N) 7. Şeklde gösterlen k tel arasındak uzaklık d=10,0 cm dr. Teller brbrne zıt yönlerde 5,00 A lk akım taşımaktadır. Net manyetk alanının büyüklüğünü ve yönünü a) Tellern arasındak orta noktada; b) P1 ve P2 noktalarında bulunuz. 8. Brbrlernden 2,50 cm uzaklıkta bulunan paralel k uzun A ve B letken teller sırasıyla, zıt yönlerde 1,25 A ve 3,50 A lk akımlar taşımaktadır. Tellerden brnn dğerne uyguladığı brm uzunluk başına etkyen kuvvet bulunuz. 9. Şeklde aynı şddette akımı taşıyan üç paralel tel ve üç farklı çzgsel yol (1, 2, 3) gösterlmştr. 1, 2 ve 3 kapalı yolları çn Bdl ntegralnn değer sırasıyla A) 0; -2 0; 2 0 B) 0; 0; -2 0 C) 0; -2 0; - 0 D) 0; -2 0; - 0 E) 0; 0;

8 7 10. İçnden poztf x-yönünde 0,5 A lk akım geçen 50cm uzunluğunda br tel, x- eksen üzernde bulunmaktadır. Tel, B=0,003 j + 0,01 k (T) le verlen br manyetk alan çnde bulunmaktadır. Tele etkyen kuvvet (N cnsnden) bulunuz.. A) 1,5x10-4 j - 3,5x10-4 k B) 2,5x ,5x10-4 j C) 2,5x10-3 j - 7,5x10-4 k D) 2,5x10-3 j + 7,5x10-4 k E) 1,5x10-4 j + 3,5x10-4 k 11. Şeklde gösterlen telden akımı geçmektedr. Telden geçen akımın yarıçembern merkez olan C noktasında oluşturduğu manyetk alanı bulunuz. R C A) ( 0 )/2R B) ( 0 )/4R C) (2 0 )/R D) ( 0 )/8R E) ( 0 )/R 12. Akım taşıyan br kangal, 3,0x10-4 A.m 2 lk br manyetk dpol momentne sahptr. Dpol moment başlangıçta 0,1 T lık alan le 90 açı yapmaktadır. Bu dpol momentn alan le aynı yönde yönlendrmek çn alan tarafından yapılması gerekl ş (J cnsnden) ne kadardır? A) 0,3x10-4 B) 0,3x10-4 C) 1,0x10-3 D) -1,0x10-3 E) 0 a 13. Kenar uzunluğu a olan kare bçml br tel çerçeveden akımı geçyor. Bu akımının, çerçevenn merkeznde oluşturduğu manyetk alanın büyüklüğü nedr? O a 14. İk uzun paralel tel brbrnden 2,5 cm uzaklıkta bulunmaktadır. Her tel, dğer teln brm uzunluğuna 4,0x10-5 N/m lk br kuvvet uygulamakta ve teller brbrn tmektedr. Tellerden brndek akım 0,5 A se dğer teldek akımı (A cnsnden) ve akım yönünü (blnen le aynı ya da ters yönde olarak) bulunuz. A) 20, aynı B) 5, aynı C) 10, ters D) 20, ters E) 10, aynı

9 A akım taşıyan uzun br tel, 5 mt büyüklüğündek br dış manyetk alana dk olarak yerleştrlmştr. Teln eksennden kaç mm uzaklıkta magnetk alan sıfır olur? A) 0,5 B) 1,2 C) 2,0 D) 4,5 E) 5,0 16. İk uzun, letkenden I1 = 3 A ve I2 = 3 A akımları geçmektedr. Şeklde gösterldğ gb akımlar sayfa düzlemnden çer yönelmştr. Şeklde belrtlen P noktasındak manyetk alanın büyüklüğü kaç T dr? A) 17 B) 13 C) 7 D) 5 E) 0 13 cm I1=3A 5 cm P 12 cm I2=3A 17. Yarıçapı r=15,0 cm olan daresel letken br halka devre 2,60 A lk akım taşımaktadır. Halka düzlem normal büyüklüğü 12,0 T olan düzgün br manyetk alanla 41 o lk açı yapmakta se; a) Halkanın manyetk dpol momentnn büyüklüğünü, b) Halkaya etkyen torkun büyüklüğünü bulunuz Yarıçapı r=1,90 cm olan daresel letken br halkanın sarım sayısı N=160 olarak verlmştr. Devreden geçen akım, büyüklüğü 2,30 A/m 2 olan br manyetk dpol moment oluşturmaktadır. Halka büyüklüğü 35,0 T olan düzgün br manyetk alana konulduğunda halkaya etkyen torkun maksmum değern bulunuz.

10 19. Çok uzun k letken tel şekldek gb aralarında d1= 6,00 m olacak şeklde bulunmaktadır. Her br tel yönler şekldek gb verlen 4,00 A lk akım taşımaktadır. P noktasında oluşan net manyetk alan değern bulunuz (d2= 4,00 m) 9