Yer çekimi ivmesinin sabit olduğu bir ortamda, G ağırlıklı homojen ve iletken düz bir tel,… — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi)

Yer çekimi ivmesinin sabit olduğu bir ortamda, $G$ ağırlıklı homojen ve iletken düz bir tel, yalıtkan ve esnemeyen iki ip yardımıyla tavana yatay olarak asılmıştır. Telin bulunduğu bölgede, sayfa düzlemine dik ve dışarı doğru ( $\odot$ ) yönelmiş düzgün bir $\vec{B}$ manyetik alan�� bulunmaktadır.

Telden herhangi bir akım geçmiyorken iplerin her birinde oluşan gerilme kuvvetinin büyüklüğü $T_0$ olmaktadır. Telden belirli bir yönde $I$ şiddetinde akım ge��mesi sağlandığında iplerin her birinde oluşan gerilme kuvvetinin büyüklüğü $T_1$ , akımın yönü değiştirilmeden sadece şiddeti $2I$ yapıldığında ise iplerin her birinde oluşan gerilme kuvvetinin büyüklüğü $T_2$ olmaktadır.

$T_1 = 2T_2$ olduğuna göre, telden $I$ akımı geçiyorken tele etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğünün telin ağırlığına oranı ( $\frac{F_M}{G}$ ) kaçtır?

A
$\frac{1}{4}$
$\frac{1}{3}$ Cevap
C
$\frac{1}{2}$
D
$\frac{2}{3}$
E
$\frac{3}{4}$

Cevap

Manyetik kuvvetin telin ağırlığına oranı 1/3'tür.

Doğru cevap, oran değerinin 1/3 olduğunu belirten seçenektir. Akım şiddeti arttığında ip gerilmesinin azalması, tele etki eden manyetik kuvvetin yukarı yönlü olduğunu gösterir. Buradan hareketle her iki durum için yazılan statik denge denklemleri (

2T_1 = G - F_M

2T_2 = G - 2F_M

) birbiriyle oranlandığında manyetik kuvvetin ağırlığa oranı 1/3 olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

Akım geçmeyen durumdaki ip gerilmesini belirleme

T_0 = \frac{G}{2}

Telden akım geçmiyorken düşey dengede yukarı yönlü iki ip gerilmesi, aşağı yönlü yer çekimi kuvvetini (

G

) dengeler.

Manyetik kuvvetin yönünü tespit etme

Manyetik kuvvet (

F_M

) yukarı yönlüdür.

Akım şiddeti

I

'dan

2I

'ye çıkarıldığında ip gerilmesinin azalması (

T_1 > T_2

), manyetik kuvvetin ağırlığa zıt (yukarı) yönde etki ettiğini gösterir.

Akım geçen durumlar için denge denklemlerini yazma

T_1 = \frac{G - F_M}{2}

T_2 = \frac{G - 2F_M}{2}

Akım

I

iken yukarı yönlü manyetik kuvvet

F_M

, akım

2I

iken

2F_M

olur. Düşey dengeden iplerdeki gerilme kuvvetleri yazılır.

Verilen oranı kullanarak manyetik kuvvetin ağırlığa oranın�� çözme

\frac{F_M}{G} = \frac{1}{3}

T_1 = 2T_2

eşitliği yazılarak

\frac{G - F_M}{2} = 2 \left(\frac{G - 2F_M}{2}\right) \Rightarrow G - F_M = 2G - 4F_M \Rightarrow 3F_M = G

ilişkisi çözülür.

Anahtar Kavram

Akım geçen tele düzgün manyetik alanda etki eden manyetik kuvvet ve statik denge

Tahmini Süre:2m 0s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru