Fizik laboratuvarı
Olayı gözünde canlandır, büyüklükleri ve birimleri takip et.
9 bölüm · ~17 dk · 17 etkileşim
Mıknatıslar ve Manyetizma, 10. sınıf fizik müfredatındaki elektrik ve manyetizma ünitesinin ikinci yarısıdır. TYT Fen Bilimleri testindeki 7 fizik sorusundan bu konu her yıl gelmeyebilir; geldiğinde çoğunlukla kavramsal bir soru ya da sağ el kuralıyla yön bulma sorusu olur.
Konu iki parçadan oluşur: mıknatısların kutupları ve manyetik alanı ile elektrik akımının manyetik etkisi. İkinci parça, elektrik konusuyla manyetizmayı birbirine bağlar ve elektromıknatıs, zil, hoparlör, elektrik motoru gibi pek çok teknolojinin temelini oluşturur.
1Mıknatıs ve kutupları
İlk bölüm! Temeli burada atıyoruz, acele etme.
Buzdolabı mıknatısını bir çivinin yanına götürdüğünü düşün. Neyin çekildiğini, neyin itildiğini kartlarla keşfet.
Sol ucu N, sağ ucu S olan bir çubuk mıknatıs eşit uzunlukta 3 parçaya kesiliyor. Kaç mıknatıs ve kaç kutup elde edilir? Parçalar sırası bozulmadan yeniden yan yana getirilirse birbirini nasıl etkiler?
2Manyetik alan ve alan çizgileri
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Manyetik alan, mıknatısın ya da akım taşıyan telin çevresinde manyetik kuvvetlerin etkili olduğu bölgedir. Vektörel bir büyüklüktür, sembolü B, birimi tesla (T) dır.
Manyetik alan çizgileri mıknatısın dışında N kutbundan çıkıp S kutbuna girer, mıknatısın içinde S'den N'ye doğru devam eder; yani kapalı eğrilerdir. Alan çizgileri birbirini kesmez. Çizgilerin sık olduğu yerde (kutuplara yakın bölgelerde) alan şiddetli, seyrek olduğu yerde zayıftır. Bir noktadaki alanın yönü, çizgiye o noktada çizilen teğetin yönüdür.
Manyetik alan çizgileriyle ilgili,
- I.Birbirlerini kesmezler.
- II.Kapalı eğriler oluştururlar.
- III.Çizgilerin seyrek olduğu bölgelerde manyetik alan daha şiddetlidir.
yargılarından hangileri doğrudur?
3Pusula ve Dünya'nın manyetik alanı
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
Pusula, serbestçe dönebilen küçük bir mıknatıstır. Pusula iğnesinin N kutbu, bulunduğu yerdeki manyetik alanın yönünü gösterir.
Dünya dev bir mıknatıs gibi davranır. Coğrafi kutuplar ile manyetik kutuplar tam olarak çakışmaz. Dünya'nın manyetik alanı yaklaşık 5 · 10⁻⁵ T büyüklüğündedir.
4Oersted deneyi: akım da mıknatıs gibi davranır
Bunu bir arkadaşına anlatabilir misin? Kafanda bir dene.
5Düz telin manyetik alanı ve sağ el kuralı
Yarıyı geçtin, harika gidiyorsun! 4 bölüm kaldı.
Düz bir telin çevresindeki alan çizgileri, teli merkez alan iç içe çemberlerdir. Yönü sağ el kuralı verir: sağ elin başparmağı akım yönünü gösterecek şekilde tel kavranırsa, telin etrafına kıvrılan dört parmak alan çizgilerinin yönünü gösterir. Kâğıt düzleminde gösterimde ⊙ (nokta) düzlemden dışarı, ⊗ (çarpı) düzlemden içeri doğru olan alanı anlatır.
Alan, akımla doğru, telden uzaklıkla ters orantılıdır.
Kâğıt düzlemine yerleştirilmiş düz bir telden soldan sağa doğru akım geçiyor. Telin üst tarafındaki ve alt tarafındaki noktalarda alanın yönü nedir?
Uzun, düz bir telden 10 A akım geçiyor. Telden 10 cm uzaklıktaki bir noktada manyetik alanın büyüklüğü kaç tesladır?
Aynı telin akımı 3 katına çıkarılıyor ve alan, telden 20 cm uzaklıktaki bir noktada ölçülüyor. Bu noktadaki alan kaç tesladır?
6Akım makarası (bobin) ve elektromıknatıs
Takıldığın yere not al, sonra birlikte döneriz.
Akım makarası (bobin), yalıtılmış telin silindir biçiminde sarılmasıyla elde edilir ve çubuk mıknatıs gibi davranır. Bu kez roller değişir: sağ elin dört parmağı sarımlardaki akım yönünde kıvrılırsa başparmak bobinin içindeki alanın yönünü, yani N kutbunu gösterir. Bobinin içindeki alan düzgündür.
Bobinin içindeki alan B ∝ N · I / ℓ bağıntısına uyar: N sarım sayısı, I akım, ℓ bobinin uzunluğudur. Alan sarım sayısı ve akımla doğru, bobin uzunluğuyla ters orantılıdır; demir çekirdek alanı artırır.
Elektromıknatıs: Bobinin içine demir çekirdek konulunca alan çok güçlenir. Akım kesilince mıknatıslık büyük ölçüde kaybolur. Hurda demir kaldıran vinçler, elektrikli ziller, hoparlörler, röleler ve elektrik motorları bu ilkeyle çalışır.
Birinci bobin 100 sarımlı, 20 cm uzunluğunda ve 3 A akım taşıyor. İkinci bobin 300 sarımlı, 40 cm uzunluğunda ve 2 A akım taşıyor. Hangi bobinin içindeki alan daha büyüktür?
Bir akım makarasının iki ucu X ve Y olarak adlandırılıyor. X ucundan makaraya bakan bir gözlemci, sarımlardan geçen akımın saat ibrelerinin dönme yönünün tersine döndüğünü görüyor.
Buna göre makaranın X ucu hangi kutuptur ve bu uca bir çubuk mıknatısın N kutbu yaklaştırılırsa mıknatıs nasıl etkilenir?
7Sık yapılan hatalar
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Aşağıdaki yargılar öğrencilerin en sık düştüğü yanılgılardan derlendi. Doğru mu, yanlış mı?
Mıknatısın dışında alan çizgileri S'den çıkıp N'ye girer.
Mıknatısı bölerek tek kutup elde edilebilir.
Bir cismin mıknatısa çekilmesi, yakın uçların zıt kutup olduğunu kanıtlar.
Düz telde de bobinde de başparmak akımı gösterir.
Düz tel bağıntısında uzaklık metre cinsinden yazılmalıdır.
Telden uzaklık 2 katına çıkınca alan 4'te 1'ine iner.
8ÖSYM'de nasıl soruluyor
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
- Kavram soruları: Mıknatısın kutupları, alan çizgilerinin özellikleri, Dünya'nın manyetik alanı ve pusula davranışı I, II, III öncüllü sorularla yoklanır.
- Yön soruları: Akım taşıyan bir telin ya da bobinin çevresindeki bir noktada alanın yönü, pusula iğnesinin sapma yönü veya bobin uçlarının hangi kutup olduğu sağ el kuralıyla bulunur.
- Orantı soruları: Akım, uzaklık, sarım sayısı ya da bobin uzunluğu değiştirildiğinde alanın kaç katına çıktığı sorulur.
- Günlük hayat: Elektromıknatısın kullanıldığı araçlar ya da mıknatısın çektiği maddeler sorulur.
Manyetik alanda hareket eden yüke ya da akım taşıyan tele etki eden kuvvetin hesabı ve elektromanyetik indüksiyon AYT kapsamındadır.
Uzun, düz bir telden I akımı geçerken telden d uzaklıktaki bir noktada manyetik alanın büyüklüğü B'dir.
Telden geçen akım 2I yapılırsa telden 4d uzaklıktaki bir noktada manyetik alanın büyüklüğü kaç B olur?
9Kısa tekrar
Son bölüm! Biraz kaldı, bitirmek üzeresin.
Aynı kutuplar , zıt kutuplar ; tek kutuplu mıknatıs . Alan çizgileri dışarıda gider, kapalıdır ve birbirini kesmez; sık olduğu yerde alan . Pusulanın N ucu alan yönünü gösterir; coğrafi kuzeyde manyetik kutbu vardır. Akım, çevresinde manyetik alan oluşturur (). Düz tel: başparmak , dört parmak . B = . Bobin: dört parmak akım, başparmak . B ∝ ; demir çekirdek alanı artırır. Manyetik alanın birimi .