Elektrik ve Manyetizma

125 soru

Tüm türler125 Çoktan seçmeli79 Doğru / Yanlış26 Sayısal14 Sıralama6

Alternatif gerilim kaynağına bağlı, sığası $C$ olan ideal bir sığacın kapasitif reaktansı $X_C$ 'dir. Buna göre, kaynağın geriliminin etkin değeri sabit tutularak frekansı artırılırsa, sığacın kapasitif reaktansı ( $X_C$ ) nasıl değişir?

Artar

Azalır

Değişmez

Önce artar, sonra azalır

Sıfır olur

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Azalır

Cevap

Kapasitif reaktans azalır.

Sığacın alternatif akım devresindeki direnci olan kapasitif reaktans (

X_C

X_C = \frac{1}{2\pi f C}

formülüyle hesaplanır. Formülden de görüleceği üzere kapasitif reaktans, kaynağın frekansı (

f

) ile ters orantılıdır. Bu nedenle frekans artırıldığında kapasitif reaktans azalır.

Adım Adım Çözüm

Kapasitif reaktansın frekans ve sığa ile olan ilişkisini gösteren matematiksel bağıntıyı yazınız.

X_C = \frac{1}{2\pi f C}

bağıntısı elde edilir.

Sığacın alternatif akıma karşı gösterdiği direncin hangi değişkenlere bağlı olduğunu belirlemek gerekir.

Bağıntıda frekans (

f

) artışının kapasitif reaktans (

X_C

) üzerindeki etkisini inceleyiniz.

Paydadaki frekans değeri arttıkça bölümün sonucu olan

X_C

değeri azalır.

Ters orantı ilişkisi gereği frekans artışı kapasitif reaktansın azalmasına yol açar.

Anahtar Kavram

Kapasitif reaktansın alternatif akım kaynağının frekansına bağlılığı

Tahmini Süre:45s

Soru 122Soru →

Yer çekimi ivmesinin büyüklüğünün $g$ olduğu ve sürtünmelerin ihmal edildiği yalıtkan bir ortamda, düşey konumda tutulan iletken paralel levhalar aralarında $d$ uzaklığı olacak biçimde yerleştirilerek $V$ potansiyel farkı sağlayan bir üretece bağlanmıştır. Levhalar arasında oluşan düzgün elektrik alan bölgesinde bulunan $+q$ yüklü ve $m$ kütleli bir parçacık serbest bırakılıyor.

Parçacığa etki eden elektriksel kuvvetin büyüklüğü, parçacığın ağırlığ��na eşit olduğuna göre, parçacığın hareket ivmesinin büyüklüğü kaç $g$ 'dir?

\sqrt{2}

\sqrt{3}

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $\sqrt{2}$

Cevap

\sqrt{2}

(Parçacığın net ivmesi

\sqrt{2}g

büyüklüğündedir)

Parçacığa etki eden elektriksel kuvvet yatay doğrultudadır ve büyüklüğü ağırlığa (

mg

) eşit olduğu için yatay ivme

a_x = g

olur. Yer çekimi ivmesi ise düşey doğrultuda aşağı doğru

g

büyüklüğündedir. Yatay ve düşey doğrultular birbirine dik olduğundan, net ivme vektörü bu iki dik bileşenin vektörel toplamıdır ve büyüklüğü

\sqrt{g^2 + g^2} = \sqrt{2}g

olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

Parçacığa etki eden elektriksel kuvvetten kaynaklanan yatay ivmeyi belirleme

Yatay doğrultudaki ivme

a_x = g

büyüklüğündedir.

Düşey paralel levhalar arasındaki elektrik alan yatay doğrultudadır. Elektriksel kuvvetin büyüklüğü ağırlığa (

mg

) eşit olduğundan, yatay doğrultudaki ivme

a_x = \frac{F_e}{m} = \frac{mg}{m} = g

olur.

Parçacığa etki eden yer çekimi kuvvetinden kaynaklanan düşey ivmeyi belirleme

Düşey doğrultudaki ivme

a_y = g

büyüklüğündedir.

Sürtünmesiz ortamda yer çekimi ivmesi aşağı doğru ve

g

büyüklüğündedir.

Yatay ve düşey ivme bileşenlerini birleştirerek net ivmeyi hesaplama

Net ivme

a = \sqrt{2}g

büyüklüğündedir.

Yatay elektrik alan kuvveti ile düşey yer çekimi kuvveti birbirine dik doğrultulardadır. Bu nedenle, ivme bileşenleri de birbirine diktir. Net ivmenin büyüklüğü Pisagor bağıntısı kullanılarak

a = \sqrt{a_x^2 + a_y^2} = \sqrt{g^2 + g^2} = g\sqrt{2}

olarak bulunur.

Anahtar Kavram

Düzgün elektrik alanda yüklü parçacıkların iki boyutlu hareketi ve vektörel ivme hesabı

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 123Soru →

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?

\frac{1}{4}

\frac{1}{3}

\frac{1}{2}

\frac{2}{3}

\frac{3}{4}

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $\frac{1}{3}$

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 124Soru →

Sayfa düzleminde bulunan sonsuz uzunluktaki düz bir iletken telden şekildeki gibi $+y$ yönünde sabit $I_1$ akımı geçmektedir. Bu telin sağ tarafında, yine aynı sayfa düzleminde olacak şekilde yerleştirilen kare biçimindeki iletken tel çerçeveden saat yönünde sabit $I_2$ akımı geçmektedir.

Buna göre, kare çerçeveye etki eden manyetik kuvvetler ile ilgili,

I. Çerçevenin üst ve alt kenarlarına etki eden manyetik kuvvetlerin bileşkesi sıfırdır.
II. Çerçeveye etki eden net manyetik kuvvet, çerçeveyi sonsuz uzunluktaki düz tele doğru çeker.
III. Çerçevenin sağ kenarına etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğü, sol kenarına etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğünden fazladır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Yalnız I

Yalnız II

I ve II

II ve III

I, II ve III

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

I ve II yargıları doğrudur. Çerçevenin üst ve alt kenarlarına etki eden net kuvvet sıfırken, sol kenara etki eden çekme kuvveti sağ kenara etki eden itme kuvvetinden büyük olduğundan net kuvvet tele doğrudur.

Üst ve alt kenarlara etki eden kuvvetler zıt yönlü ve eşit büyüklükte olduğundan birbirini sıfırlar. Sol kenardaki akım düz teldeki akımla aynı yönlü olduğu için çekilirken, sağ kenardaki akım zıt yönlü olduğu için itilir. Sol kenar tele daha yakın olduğundan maruz kaldığı manyetik alan ve dolayısıyla çekme kuvveti daha büyüktür. Bu durum net kuvvetin tele doğru (sola) olmasına yol açar.

Adım Adım Çözüm

Düz telin çerçeve bölgesinde oluşturduğu manyetik alanın yönünü belirleme.

Sağ el kuralına göre başparmak akım yönünü (+y) gösterecek şekilde tel kavrandığında, sağ tarafta kalan çerçeve bölgesinde manyetik alan sayfa düzlemine dik ve içeri doğrudur (B_yönü = ⊗).

Kuvvet yönlerini belirlemek için öncelikle ortamdaki manyetik alanın yönünü bilmemiz gerekir.

Çerçevenin üst ve alt kenarlarına etki eden kuvvetleri analiz etme.

Üst kenardaki akım +x yönündedir, manyetik alan içeri doğrudur. Sağ el kuralıyla kuvvet yukarı (+y) yönlü bulunur. Alt kenardaki akım -x yönündedir, kuvvet aşağı (-y) yönlü bulunur. Eşit uzaklıktaki bu kuvvetlerin büyüklükleri eşit ve yönleri zıt olduğu için toplamları sıfırdır.

Çerçevenin yatay kenarlarına etki eden net kuvvetin sıfır olduğunu doğrulamak için.

Çerçevenin sağ ve sol dikey kenarlarına etki eden kuvvetleri karşılaştırma.

Sol kenar tele d uzaklığında olup akım yukarı doğrudur (+y). Aynı yönlü akımlar birbirini çekeceğinden sol kenara etki eden kuvvet sola doğrudur. Sağ kenar ise d+a uzaklığında olup akım aşağı doğrudur (-y). Zıt yönlü akımlar birbirini iteceğinden sağ kenara etki eden kuvvet sağa doğrudur. Manyetik alan uzaklıkla azaldığından sol kenardaki çekme kuvveti, sağ kenardaki itme kuvvetinden büyüktür (F_sol > F_sağ). Net kuvvet sola (tele doğru) olur.

Çerçeveye etki eden net kuvvetin yönünü ve dikey kenarlardaki kuvvet büyüklüklerini belirlemek için.

Anahtar Kavram

Akım taşıyan paralel tellerin birbirine uyguladığı manyetik kuvvet ve düz telin oluşturduğu manyetik alanın uzaklığa bağlılığı.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru 125Soru →

Bir bobin (akım makarası), üreteç ve anahtar kullanılarak kurulan şekildeki seri devrede, açık olan anahtar kapatılıyor. Anahtar kapatıldığı andan itibaren devredeki akımın kararlı (sabit) maksimum değerine ulaşması sürecinde gerçekleşen olayların doğru kronolojik sıralaması nasıl olmalıdır?

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Doğru kronolojik sıralama şu şekildedir: Anahtarın kapatılmasıyla devredeki akım sıfırdan başlayarak artmaya çalışır

\rightarrow

Bobin üzerinden geçen akımın artması, bobinin iç bölgesinde oluşan manyetik akıyı artırır

\rightarrow

Lenz Kanunu uyarınca bobinde, bu akı artışına karşı koyacak yönde bir öz-indüksiyon EMK'si indüklenir

\rightarrow

Oluşan öz-indüksiyon EMK'si, akımın büyüme hızını azaltarak devredeki akımın anında maksimum değerine ulaşmasını engeller

\rightarrow

Akım kararlı maksimum değerine ulaştığında manyetik akı değişimi durur ve öz-indüksiyon EMK'si sıfırlanır.

Doğru sıralama, fiziksel olarak neden-sonuç ilişkisini takip eder: İlk olarak devre anahtarının kapatılmasıyla akım artmaya başlar. Akımın artışı bobin içindeki manyetik akıyı artırır. Akı artışı, Lenz Kanunu uyarınca zıt yönde bir öz-indüksiyon EMK'sinin indüklenmesine yol açar. Bu EMK, devredeki akımın aniden maksimuma ulaşmasını engelleyerek büyüme hızını yavaşlatır. Son olarak, akım maksimum kararlı değere ulaştığında akı değişimi sonlanır ve öz-indüksiyon EMK'si sıfırlanır.

Adım Adım Çözüm

Anahtarın kapatılması

Devre akımının sıfırdan artmaya başlaması

Üretecin devreye gerilim uygulaması

Bobin içindeki manyetik alanın değişmesi

Manyetik akının zamanla artması

Bobinden geçen akım şiddetinin artması

Faraday ve Lenz kanunlarının devreye girmesi

Öz-indüksiyon EMK'sinin indüklenmesi

Bobinin akı artışına karşı tepki göstermesi

Öz-indüksiyon EMK'sinin devredeki akıma zıt yönde etki etmesi

Akımın artış hızının yavaşlaması

Öz-indüksiyon etkisinin kaynağına karşı koyma prensibi

Akımın sabit (kararlı) maksimum değere ulaşması

Manyetik akı değişiminin durması ve EMK'nin sıfırlanması

Akım sabitlendiğinde zamanla akı değişim hızı sıfır olur

Anahtar Kavram

Öz-indüksiyon akımı ve devrenin kararlı duruma geçiş aşamaları

ÖncekiSayfa 7 / 7

Elektrik ve Manyetizma

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar