puanlabs

AYT Manyetizma ve Elektromanyetik İndüksiyon konu anlatımı

Fizik · sınavda ortalama 1,5 soru çıkıyor

Fizik laboratuvarı

Olayı gözünde canlandır, büyüklükleri ve birimleri takip et.

7 bölüm · ~17 dk · 15 etkileşim

Hadi başlayalım! Bu konu 7 bölüm, yaklaşık 17 dakika. Arada sana küçük sorular soracağım.

Manyetizma ve elektromanyetik indüksiyon, AYT Fizik testinde elektrik bölümünün kuvvet ve alan konusu kadar ağırlıklı bir başlığıdır; her yıl bir ile iki soru beklenir.

Konu iki büyük parçadan oluşur:

ParçaNe anlatır?Dayandığı aygıtlar
ManyetizmaAkımın manyetik alan oluşturması ve manyetik alanın hareketli yüke ya da akım taşıyan tele kuvvet uygulamasıElektrik motorları
Elektromanyetik indüksiyonBunun tersi: değişen manyetik akı bir iletkende gerilim (emk) ve akım oluştururJeneratörler ve transformatörler

Manyetik alan B ile gösterilir ve birimi tesla (T)'dır. Türkiye müfredatında akımın oluşturduğu alan formüllerinde manyetik sabit k = 10⁻⁷ T·m/A olarak kullanılır. Yön soruları sağ el kurallarıyla çözülür; sayısal sorularda ise açıya bağlı sinüs ve kosinüs çarpanlarına dikkat etmek gerekir.

1Hareketli yüke etki eden manyetik kuvvet

İlk bölüm! Temeli burada atıyoruz, acele etme.

Yük ve manyetik alan
Manyetik kuvvetF = q · v · B · sin θbirimi N; θ, hız ile manyetik alan arasındaki açı
Çembersel yörüngeq · v · B = m · v² / r ⇒ r = m · v / (q · B)birimi m
PeriyotT = 2π · m / (q · B)birimi s; hıza bağlı değildir
Hız seçiciq · E = q · v · B ⇒ v = E / Bbirbirine dik E ve B alanlarından sapmadan geçen parçacık
Örnek 1: Yüke etki eden kuvvet0 / 2 adım

+4 μC'luk yük, büyüklüğü 0,5 T olan düzgün manyetik alana dik olarak 2 · 10⁴ m/s hızla giriyor. Yüke etki eden kuvvet kaç N'dur? Hız alanla 30° açı yapsaydı kuvvet ne olurdu?

    Örnek 2: Alanda çembersel hareket0 / 3 adım

    Kütlesi 4 · 10⁻¹⁰ kg, yükü 2 · 10⁻⁶ C olan bir parçacık 0,1 T'lık düzgün alana dik olarak 1000 m/s hızla giriyor. Yörünge yarıçapı ve periyodu nedir? (π = 3)

      Hesapla bakalımBir şık seç

      +2 μC yüklü bir parçacık, büyüklüğü 0,5 T olan düzgün manyetik alan içinde, alan çizgilerine paralel doğrultuda 10⁴ m/s hızla hareket ediyor.

      Parçacığa etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğü kaç N'dur?

      2Akım taşıyan teller ve akımın alanı

      Önemli yerleri altını çizer gibi oku.

      Akım, hareket eden yüklerden oluştuğu için manyetik alandaki bir tel de kuvvet hisseder. Tersinden bakınca akım da kendi manyetik alanını oluşturur. Uzun düz telde alan çizgileri teli çevreleyen çemberlerdir.

      Tele etki eden kuvvet ve akımın alanı
      Akım taşıyan tele kuvvetF = B · I · L · sin θbirimi N; θ, tel ile alan arasındaki açı; tel alana paralelse kuvvet sıfır
      Uzun düz telB = 2k · I / dbirimi T; d uzaklıkta
      Çembersel halkanın merkeziB = 2πk · I / rbirimi T
      Akım makarası (bobin, selenoid)B = 4πk · N · I / Liçinde; N: sarım sayısı, L: bobin uzunluğu
      Paralel teller arası kuvvetF / L = 2k · I₁ · I₂ / dbirim uzunluk başına; aynı yönlü akımlar çeker, zıt yönlü akımlar iter
      Örnek 3: Düz telin alanı0 / 2 adım

      Uzun düz bir telden 10 A akım geçmektedir. Telden 5 cm uzaklıktaki manyetik alan kaç T'dır?

        Hesapla bakalımBir şık seç

        Yarıçapı 10 cm olan tek sarımlı çembersel bir iletken halkadan 5 A akım geçmektedir. (k = 10⁻⁷ T·mA, π = 3)

        Halkanın merkezindeki manyetik alanın büyüklüğü kaç T'dır?

        3Manyetik akı ve Faraday yasası

        Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.

        Akı ve indüksiyon
        Manyetik akıΦ = B · A · cos αbirimi weber (Wb = T·m²); α, yüzeyin normali ile alan arasındaki açı
        Alan yüzeye dik geçiyorsaΦ = B · A
        Faraday indüksiyon yasasıε = −N · ΔΦ / Δtbirimi V; eksi işareti Lenz yasasını ifade eder
        İndüksiyon akımıI = ε / Rbirimi A
        Devreden geçen toplam yükq = N · ΔΦ / Rbirimi C; değişimin ne kadar hızlı olduğuna bağlı değildir
        Örnek 4: Faraday yasası0 / 3 adım

        200 sarımlı, kesit alanı 0,01 m² olan bir bobinin eksenine paralel manyetik alan 0,2 s'de 0,1 T'dan 0,5 T'ya düzgün olarak artırılıyor. Bobinin direnci 8 Ω ise indüksiyon akımı kaç A'dir?

          4Raylar üzerinde hareketli çubuk

          Yarıyı geçtin, harika gidiyorsun! 3 bölüm kaldı.

          Alana dik doğrultuda v hızıyla hareket eden L uzunluklu bir iletken, taradığı alan sayesinde akı değişimi oluşturur. Raylar üzerinde R dirençli bir devre kurarsa akım geçer ve çubuğa hareketi yavaşlatan bir kuvvet etki eder. Çubuğu sabit hızla çekmek için bu kuvvete eşit dış kuvvet gerekir.

          Hareketli iletken
          Hareketli iletkende emkε = B · L · vbirimi V
          Devredeki akımI = B · L · v / Rbirimi A
          Çubuğu yavaşlatan kuvvetF = B · I · Lbirimi N
          Örnek 5: Raylar üzerinde çubuk0 / 4 adım

          Aralarında 0,4 m bulunan raylar üzerinde bir çubuk, 0,5 T'lık düzgün alana dik olarak 5 m/s sabit hızla çekiliyor. Devrenin toplam direnci 2 Ω'dur. İndüksiyon emk'si, akım ve çubuğu sabit hızla çekmek için gereken kuvvet nedir?

            5Sık yapılan hatalar

            Arada küçük sorular var, atlamadan çöz.

            Aşağıdaki yargılar öğrencilerin en sık düştüğü hatalardan derlendi. Doğru mu, yanlış mı?

            Doğru mu, yanlış mı?
            • F = q · v · B · sin θ ve Φ = B · A · cos α bağıntılarındaki açılar aynı şekilde ölçülür.

            • Hız alana paralel olsa da yüke manyetik kuvvet etki eder.

            • Manyetik kuvvet yük üzerinde iş yapar.

            • Yüklü parçacığın hızı artarsa periyodu da değişir.

            • Uzaklıklar cm'den m'ye, alanlar cm²'den m²'ye çevrilmelidir.

            • Çok güçlü bir alan, akı sabit olsa da indüksiyon oluşturur.

            • Alan ters çevrildiğinde akı değişimi 2 · B · A olur.

            • Paralel tellerde aynı yönlü akımlar birbirini iter.

            6ÖSYM'de nasıl soruluyor

            Takıldığın yere not al, sonra birlikte döneriz.

            • Yön soruları: Sağ el kuralıyla telin çevresindeki alanın, yüke ya da tele etki eden kuvvetin ve indüksiyon akımının yönü sorulur. Sınavda şekil verilir.
            • Bileşke alan: İki ya da daha fazla telin bir noktada oluşturduğu manyetik alan, alanların aynı ya da zıt yönlü olmasına göre toplanır veya çıkarılır.
            • Yüklü parçacığın yörüngesi: Yarıçap, periyot ve hız seçici; farklı kütle ya da yükteki parçacıkların yarıçap oranları.
            • Raylar üzerinde çubuk: emk, akım, gereken kuvvet ve güç; limit (sabit) hız problemleri.
            • Grafik yorumlama: Akı–zaman grafiğinin eğiminden emk bulunması; eğimin sıfır olduğu aralıkta akım olmaması.
            • Öncüllü kavramsal sorular: Lenz yasası, jeneratör ve elektrik motorunun çalışma ilkesi.

            7Kısa tekrar

            Son bölüm! Biraz kaldı, bitirmek üzeresin.

            Hatırla0 / 10

            F = q · v · B · sin θ; paralel harekette F = . r = m · v / (q · B); T = 2π · m / (q · B), . Tele kuvvet F = . Düz tel B = ; halka B = ; bobin B = ; k = 10⁻⁷ T·m/A. Paralel teller: aynı yönlü akımlar ; F / L = 2k · I₁ · I₂ / d. Φ = B · A · cos α; ε = ; hareketli çubuk ε = . İndüksiyon akımı akı değişimine (Lenz).