Elektrik ve Manyetizma

Yatay düzlemle $\theta$ açısı yapan, sürtünmesiz ve yalıtkan bir eğik düzlem üzerine; sayfa düzlemine dik, içeriye doğru sabit $I$ akımı taşıyan, $m$ kütleli ve $L$ uzunluğundaki iletken bir tel yerleştirilmiştir. Bu telin eğik düzlem üzerinde hareketsiz kalabilmesi için sisteme düzgün bir manyetik alan uygulanmaktadır.

Bu düzenekte iki farklı durum ayrı ayrı gerçekleştiriliyor:
- Durum I: Düzgün ve düşey yukarı doğru $\vec{B}_1$ manyetik alanı uygulanarak telin hareketsiz kalması sağlanıyor. Bu durumda eğik düzlemin tele uyguladığı normal kuvvetin büyüklüğü $N_1$ oluyor.
- Durum II: Eğik düzlem yüzeyine dik ve dışarı doğru yönelmiş düzgün $\vec{B}_2$ manyetik alanı uygulanarak telin hareketsiz kalması sağlanıyor. Bu durumda eğik düzlemin tele uyguladığı normal kuvvetin büyüklüğü $N_2$ oluyor.

Buna göre, eğik düzlem yüzeyinin tele uyguladığı normal kuvvetlerin büyüklüklerinin oranı olan $\frac{N_1}{N_2}$ ifadesi aşağıdakilerden hangisine eşittir?

Sabit potansiyel farkına sahip bir üretece ba��lı paralel iki iletken levha arasındaki uzaklık artırılırsa, levhalar arasında oluşan düzgün elektrik alanın büyüklüğü artar.

Birbirine paralel ve iletken iki levha, bir üretece bağlanarak yüklenmiştir. Levhalar arasında oluşan düzgün elektrik alan içerisindeki $K$ noktasından serbest bırakılan $+q$ yüklü parçacık $L$ noktasına ulaştığında, elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş $W$ olmaktadır.

Buna göre, aynı levhalar arasında serbest bırakılan $-q$ yüklü bir parçacık $L$ noktasından $K$ noktasına ulaştığında elektriksel kuvvetlerin yaptığı iş kaç $W$ olur? (Yer çekimi ve sürtünmeler önemsizdir.)

Sürtünmelerin ve yerçekiminin ihmal edildiği bir ortamda, aralarındaki uzaklık $d$ olan paralel iki iletken levha, gerilimi $V$ olan bir üretece bağlanarak yükleniyor. Bu durumda artı yüklü levhanın yakınından serbest bırakılan $+q$ yüklü, $m$ kütleli bir parçacık karşı levhaya $t$ sürede $v$ hızıyla ulaşmaktadır.

Levhalar, üzerlerindeki yük miktarı korunacak şekilde üreteçten ayrıldıktan sonra levhalar arasındaki uzaklık $2d$ yapılıyor. Aynı parçacık tekrar artı yüklü levhanın yakınından serbest bırakılıyor.

Buna göre, yeni durumda;

I. Levhalar arasındaki elektrik alanın büyüklüğü değişmez.
II. Parçacığın karşı levhaya ulaşma süresi $\sqrt{2}t$ olur.
III. Parçacığın karşı levhaya çarpma hızı $\sqrt{2}v$ olur.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

Bir üretecin uçlarına bağlanarak yüklenen paralel levhalı bir sığaç, üretece bağlı kalmaya devam ederken levhaları arasındaki uzaklık iki katına çıkarılıyor. Buna göre, sığacın sığası ($C$) ve levhalarında biriken yük ($Q$) ilk durumuna göre nasıl değişir?

Yer çekimi ve sürtünmelerin ihmal edildiği yalıtkan bir ortamda; sabit $V$ potansiyel farkına sahip bir üretece bağlı, aralarında $d$ uzaklığı bulunan paralel iki iletken levhadan birinden serbest bırakılan $+q$ yüklü bir parçacığın karşı levhaya ulaştığı andaki kinetik enerjisi, levhalar arasındaki uzaklık yarıya ($\frac{d}{2}$) indirilirse iki katına çıkar.

Yer çekimi ve sürtünmelerin ihmal edildiği bir ortamda, aralarındaki uzaklık $d$ ve uzunluğu $L$ olan yatay paralel levhalar arasındaki düzgün elektrik alana, levhalara paralel $v$ hızıyla tam ortadan fırlatılan $+q$ yüklü parçacık, levhalara çarpmadan düzeneği terk ederken düşeyde $y$ kadar sapmaktadır. Buna göre; levhalar arasındaki potansiyel farkı iki katına çıkarılıp parçacığın levhalara giriş hızı da iki katına çıkarılırsa, parçacığın levhalar arasından çıkana kadar düşey doğrultudaki sapma miktarı $\frac{y}{2}$ olur.

Yükü $Q$, sığası $C$ olan paralel levhalı bir sığaç, bir üreteç yardımıyla yüklendikten sonra üreteçten ayrılıyor. Daha sonra sığacın levhaları arasındaki hava boşluğu, dielektrik katsayısı havanınkinin iki katı olan yalıtkan bir malzeme ile tamamen dolduruluyor.

Buna göre, sığacın uçları arasındaki son potansiyel farkı ilk potansiyel farkının kaç katı olur?

Yer çekiminin ve sürt��nmelerin ihmal edildiği yalıtkan bir ortamda, birbirine paralel olarak yerleştirilmiş iletken $K$, $L$ ve $M$ levhalarının potansiyelleri sırasıyla $+V$, $0$ (toprak) ve $-8V$ olarak sabitlenmiştir. Levhalar arasındaki uzaklıklar $K-L$ arası $d$, $L-M$ arası ise $4d$'dir. $K$ levhasının önünden serbest bırakılan $+q$ yüklü ve $m$ kütleli bir parçacık, $L$ levhası üzerindeki küçük bir delikten geçerek $M$ levhasına ulaşıyor. Buna göre, parçacığın bu levhalar arasındaki hareketiyle ilgili; I. $K-L$ levhaları arasındaki elektrik alanın büyüklüğü, $L-M$ levhaları arasındaki elektrik alanın büyüklüğünün yarısıdır. II. Parçacığın $L$ levhasındaki delikten geçiş kinetik enerjisi $E$ ise $M$ levhasına çarpma kinetik enerjisi $9E$'dir. III. Parçacığın $K$ levhasından $L$'ye ulaşma süresi, $L$ levhasından $M$'ye ulaşma süresine eşittir. yargılarından hangileri doğrudur?

Şekildeki alternatif akım devresinde, alternatif gerilim kaynağının etkin gerilimi sabit tutulup frekansı artırılmaktadır. Buna göre, ideal bobinin indüktif reaktansı ($X_L$) ve devrenin etkin akımı ($I_{etkin}$) ilk durumuna göre nasıl değişir?

Düşey kesiti şekilde verilen yatay paralel iki iletken levhadan üsttekinin potansiyeli $+60\text{ V}$, alttakinin potansiyeli ise $-20\text{ V}$ olarak ayarlanmıştır. Levhalar arasındaki uzaklık $d = 0.2\text{ m}$'dir. Levhalar arasındaki bölgeye bırakılan $m = 0.4\text{ g}$ kütleli ve $q = -10\ \mu\text{C}$ yüklü noktasal bir parçacık serbest bırakılıyor.

Yer çekimi ivmesinin $g = 10\text{ m/s}^2$ olduğu ortamda, sürtünmeler önemsiz oldu��una göre parçacığa etki eden net kuvvetin büyüklüğü kaç $10^{-3}\text{ N}$'dur?

Yer çekimi ivmesinin sabit ve $g$ olduğu sürtünmesiz yalıtkan bir ortamda, aralarında $d$ uzaklığı bulunan yatay iletken paralel levhalar bir üretece bağlanarak yüklenmiştir. Bu levhalar arasında elektriksel kuvvet ile yer çekimi kuvvetinin etkisiyle hareketsiz dengede duran yüklü bir noktasal parçacık için, levhaları besleyen üreteç bağlantısı kesildikten sonra levhalar arasındaki uzaklık birbirine paralel kalacak şekilde $2d$ düzeyine çıkarılırsa parçacık son durumda da hareketsiz dengede kalır.

Sürtünmelerin ve havanın direncinin önemsenmediği bir ortamda, pozitif elektrik yüküyle yüklü, iletken $K$ ve $L$ küçük küreleri, yalıtkan ve eşit uzunluktaki iplerle tavandaki aynı noktaya asılmıştır. Sistem, sağa doğru yönelmiş düzgün ve yatay bir $\vec{E}$ elektrik alanı içerisindeyken küreler şekildeki gibi dengede kalmaktadır. Bu durumda $K$ küresinin bağlı olduğu ipin düşeyle yaptığı açı $\alpha$, $L$ küresinin bağlı olduğu ipin düşeyle yaptığı açı ise $\beta$ olmaktadır.

$\alpha = \beta$ olduğuna göre;

I. $L$ küresinin kütlesi, $K$ küresinin kütlesinden büyüktür.
II. $K$ küresinin elektrik yükü, $L$ küresinin elektrik yükünden büyüktür.
III. Elektrik alan sıfırlanıp küreler yeniden dengeye geldiğinde iplerin düşeyle yaptığı açılar $\alpha'$ ve $\beta'$ oluyorsa $\alpha' > \beta'$ olur.

yargılarından hangileri kesinlikle doğrudur?

Alternatif akım kaynağına seri bağlı $R$ direnci, indüktansı $L$ olan ideal bobin ve sığası $C$ olan sığaçtan oluşan devrenin frekansı $f$'dir. Bu durumda bobinin indüktif reaktansı $X_L$, sığacın kapasitif reaktansı ise $X_C$'dir. Kaynağın etkin gerilimi sabit tutulup frekansı artırıldığında devreden geçen etkin akımın arttığı gözleniyor.

Buna göre, başlangıçtaki durum için;

I. $X_C > X_L$'dir.
II. Devre rezonans halindedir.
III. Frekans artırıldığında sığacın kapasitif reaktansı azalmıştır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Alternatif akım devrelerinde devrenin rezonans durumuna gelmesi için devredeki indüktif reaktans ($X_L$) ile kapasitif reaktans ($X_C$) değerlerinin birbirine eşit olması gerekir.

Direnci $R$ olan bir ampul, öz-indüksiyon katsayısı $L$ olan ideal bir bobin ve sığası $C$ olan ideal bir sığaç, etkin gerilimi sabit olan bir alternatif akım kaynağına seri bağlanarak bir $R-L-C$ devresi oluşturuluyor. Devre başlangıçta rezonans halindedir.

Buna göre, alternatif akım kaynağının frekansı artırılırsa;

I. Kaynağın etkin gerilimi, ampulün, bobinin ve sığacın etkin gerilimlerinin aritmetik toplamına ($V_R + V_L + V_C$) eşit olur.
II. Devrenin empedansı artar.
III. Devrenin güç çarpanı ($\cos\theta$) azalır.

ifadelerinden hangileri doğrudur?

Yer çekimi ve sürtünmelerin ihmal edildiği yalıtkan bir ortamda, sabit potansiyel farkına sahip bir üretece bağlı olan iletken paralel levhalar arasındaki uzaklık yarıya indirilirse, bir levhadan serbest bırakılan yüklü bir parçacığın karşı levhaya ulaştığı andaki hızı değişmez.

Rezonans durumunda olan seri bir $R-L-C$ alternatif akım devresinde, devrenin toplam empedansı minimum değerine ulaşırken devreden geçen etkin akım maksimum değere ulaşır.