Examkin

Soru

Zorluk: OrtaElektromanyetik İndüksiyon ve Öz-indüksiyon

Sürtünmelerin ve yerin manyetik alanının önemsiz olduğu bir ortamda, düşey bir yayın ucuna asılmış, kutupları düşey doğrultuda olan bir çubuk mıknatıs, yatay düzleme sabitlenmiş iletken tel halkanın üzerinde basit harmonik hareket yapmaktadır. Mıknatısın NN kutbu alt taraftadır.

Mıknatısın hareketi sırasında gerçekleşen olaylarla ilgili;

I. Mıknatıs halkaya doğru yaklaşırken, halkadan geçen manyetik akı artar ve halkanın üst yüzeyi bir NN kutbu gibi davranarak mıknatısa yukarı doğru itecek yönde manyetik kuvvet uygular.
II. Mıknatıs, basit harmonik hareketinin en alt noktasında anlık olarak durduğu anda halkada oluşan indüksiyon akımı sıfırdır.
III. M��knatıs halkadan uzaklaşırken, halkanın mıknatısa uyguladığı manyetik kuvvet yukarı yönlüdür.

yargılarından hangileri doğrudur?

  1. A
    Yalnız I
  2. B
    Yalnız II
  3. I ve IICevap
  4. D
    II ve III
  5. E
    I, II ve III

Cevap

I ve II
Mıknatıs halkaya yaklaşırken akı artışını engellemek için yukarı yönlü bir itme kuvvetiyle karşılaşır. En alt dönüş noktasında anlık olarak durduğu anda ise hız sıfır olduğundan akı değişimi gerçekleşmez ve indüksiyon akımı sıfır olur. Dolayısıyla doğru yanıt 'I ve II' yargılarını içeren seçenektir.

Adım Adım Çözüm

1
Mıknatıs halkaya yaklaşırken oluşan indüksiyon etkisini ve kuvvet yönünü Lenz Yasası ile belirlemek.
Mıknatıs aşağı yönde halkaya yaklaşırken halkadan geçen aşağı yönlü manyetik akı artar. Lenz Yasası gereğince halka bu akı artışını azaltmak için yukarı yönlü manyetik alan (BindB_{\text{ind}}) oluşturacak şekilde indüksiyon akımı geçirir. Yukarı yönlü alan oluşturması, halkanın üst yüzeyinin sanal bir NN kutbu gibi davranmasına yol açar ve yaklaşan mıknatısı yukarı doğru iter. Bu nedenle birinci yargı doğrudur.
Mıknatıs yaklaşırken akı değişim yönünü ve buna karşı oluşan manyetik kuvvetin yönünü bulmak amacıyla bu adım uygulanır.
2
Mıknatısın basit harmonik hareketinin en alt noktasında durduğu andaki indüksiyon akımını analiz etmek.
Basit harmonik hareket yapan mıknatıs en alt noktada (genlik noktasında) anlık olarak durur (v=0v=0). Manyetik akı bu konumda maksimum değere ulaşsa da, anlık hız sıfır olduğu için akının zamana göre değişim hızı da sıfırdır (ΔΦΔt=0\frac{\Delta \Phi}{\Delta t} = 0). Faraday Kanunu'na göre (ε=−ΔΦΔt\varepsilon = -\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}) indüksiyon emk'si ve dolayısıyla indüksiyon akımı da sıfır olur. Bu nedenle ikinci yargı doğrudur.
Konumun maksimum olduğu ama hızın sıfır olduğu anda akının değişim hızını tespit edip indüksiyon emk'sini hesaplamak amacıyla bu adım uygulanır.
3
Mıknatıs halkadan uzaklaşırken (yukarı hareket ederken) etki eden manyetik kuvvetin yönünü bulmak.
Mıknatıs halkadan uzaklaşarak yukarı doğru hareket ederken halkadan geçen aşağı yönlü manyetik akı azalır. Lenz Yasası gereğince halka bu azalışı engellemek için aşağı yönlü bir manyetik alan oluşturacak şekilde indüksiyon akımı üretir (halkanın üst yüzeyi sanal bir SS kutbu gibi davranır). Bu sanal SS kutbu, yukarı doğru uzaklaşmaya çalışan mıknatısın NN kutbunu aşağı doğru çeker. Yani halkanın mıknatısa uyguladığı kuvvet yukarı değil, aşağı yönlüdir. Bu nedenle üçüncü yargı yanlıştır.
Mıknatıs uzaklaşırken akı azalışına karşı oluşan çekim kuvvetinin yönünü belirlemek amacıyla bu adım uygulanır.

Anahtar Kavram

Lenz Yasası ve Faraday İndüksiyon Kanunu
Bu soruyu puanla

Konular

Elektromanyetik İndüksiyon ve Öz-indüksiyon

Bu konudan daha fazla soru