Elektromanyetik İndüksiyon ve Öz-indüksiyon

16 soru

Soru 1Soru

İletken, kapalı ve dikdörtgen bir tel çerçeve, sayfa düzlemine dik ve içeri doğru olan düzgün bir manyetik alan bölgesine sabit hızla girmektedir. Bu süreçte çerçevede indüksiyon akımının oluşum aşamalarının fiziksel olarak gerçekleşme sırasını belirleyiniz.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

İndüksiyon akımının oluşum sırası; iletken tel çerçevenin manyetik alana girmesi, ��erçevenin içinden geçen manyetik akının artması, Lenz Kanunu gereği bu artışı engellemek için dışa doğru indüklenen bir manyetik alanın kurulması ve son olarak bu alanı yaratan saat yönünün tersindeki indüksiyon akımının oluşması şeklindedir.
Süreç, tel çerçevenin manyetik alan bölgesine girmesiyle (alana giriş) tetiklenir. Alana giren kısmın yüzey alanı arttıkça manyetik akı yükselir (akının değişimi). Lenz Kanunu'na göre bu artışa tepki olarak zıt yönde yani dışarı doğru indüklenen bir manyetik alan yaratılır (alanın oluşumu). Bu manyetik alanı sağlayan etken ise saat yönünün tersindeki indüksiyon akımıdır (akımın oluşumu).

Adım Adım Çözüm

1
Çerçevenin hareketinin tespiti
İletken tel çerçeve düzgün manyetik alana girer.
Akı değişiminin başlayabilmesi için öncelikle geometrik olarak çerçevenin sınırları manyetik alan bölgesine girmelidir.
2
Akı değişiminin formülle analizi
Manyetik akı (Φ=BA \Phi = B \cdot A ) artar.
Çerçevenin manyetik alan içerisindeki alanı (AA) arttığı için akı değeri de doğrusal olarak artış gösterir.
3
Lenz Kanunu'nun uygulanması
Sayfa dışına doğru ( \odot ) indüklenen manyetik alan (Bind B_{ind} ) oluşur.
Lenz Kanunu gereği sistem artan içeri doğru olan akıyı azaltmaya çalışır ve zıt yönde bir alan yaratır.
4
Sağ el kuralının uygulanması
Saat yönünün tersinde indüksiyon akımı başlar.
Sağ elin başparmağı dışarıyı ( \odot ) gösterecek şekilde dört parmak büküldüğünde akım yönü saat yönünün tersi olarak bulunur.

Anahtar Kavram

İndüksiyon akımının oluşum süreci ve Lenz Kanunu
Tahmini Süre:45s
Soru 2Soru

Yüzey alanı 0,5 m20,5\text{ m}^2 olan düzlemsel bir tel halka, 4 T4\text{ T} büyüklüğündeki düzgün manyetik alana dik konumda tutulmaktadır. Halka 0,2 s0,2\text{ s} içinde manyetik alan dışına tamamen çıkarılıyor.

Buna göre, bu süreçte halkada oluşan ortalama indüksiyon elektromotor kuvvetinin büyüklü��ü kaç V\text{V}'tur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 10

Cevap

Halkada oluşan ortalama indüksiyon elektromotor kuvvetinin büyüklüğü 10 V10\text{ V}'tur.
Faraday İndüksiyon Yasası'na göre bir devrede oluşan indüksiyon emk'sinin büyüklüğü, devreden geçen manyetik akının birim zamandaki değişim hızına eşittir. Halkanın alanı 0,5 m20,5\text{ m}^2 ve dik yerleştiği manyetik alan 4 T4\text{ T} olduğuna göre ilk akı Φi=40,5=2 Wb\Phi_i = 4 \cdot 0,5 = 2\text{ Wb}'dir. Halka alandan çıkarılınca son akı sıfır olur. 0,2 s0,2\text{ s} sürede gerçekleşen 2 Wb2\text{ Wb}'lik akı değişimi sonucunda oluşan emk büyüklüğü ϵ=20,2=10 V\epsilon = \frac{2}{0,2} = 10\text{ V} olarak elde edilir.

Adım Adım Çözüm

1
Başlangıçtaki manyetik akıyı hesaplama
Φi=2 Wb\Phi_i = 2\text{ Wb}
Manyetik akı Φ=BAcos(θ)\Phi = B \cdot A \cdot \cos(\theta) formülüyle bulunur. Dik konumda olunduğu için Φi=40,5=2 Wb\Phi_i = 4 \cdot 0,5 = 2\text{ Wb} olur.
2
Son durumdaki manyetik akıyı belirleme
Φf=0 Wb\Phi_f = 0\text{ Wb}
Halka manyetik alandan tamamen uzaklaştırıldığı için içinden geçen manyetik akı sıfırlanır.
3
İndüksiyon elektromotor kuvvetini hesaplama
ϵ=10 V\epsilon = 10\text{ V}
Faraday Yasası'na göre indüksiyon emk büyüklüğü ϵ=ΔΦΔt\epsilon = \frac{|\Delta\Phi|}{\Delta t} bağıntısıyla hesaplanır. Değerler yerine konulduğunda ϵ=20,2=10 V\epsilon = \frac{2}{0,2} = 10\text{ V} bulunur.

Anahtar Kavram

Faraday İndüksiyon Yasası
Soru 3Soru

Sonsuz uzunluktaki düz bir telin yanına yerleştirilen iletken bir halkada, telden geçen akımın azaltılmasıyla başlayan indüksiyon süreciyle ilgili bazı fiziksel olaylar aşağıda karışık olarak verilmiştir:

Buna göre, halkada indüksiyon akımının oluşumu ve sonrasındaki süreçte gerçekleşen bu olayların ilk andan son ana doğru kronolojik (neden-sonuç) sıralaması nasıl olmalıdır?

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Sıralama: Düz telden geçen akımın azalmasıyla, halkanın sınırladığı bölgedeki dış manyetik alan şiddetinin azalması -> Halkanın yüzeyinden geçen net manyetik akının zamana göre değişim göstermesi -> Halkanın bulunduğu bölgede kapalı çizgisel integrali sıfırdan farklı olan girdaplı (korunumsuz) bir elektrik alanın oluşması -> İndüklenen elektrik alanın halkadaki serbest elektronlara kuvvet uygulayarak net bir yük hareketi (indüksiyon akımı) başlatması -> Oluşan indüksiyon akımının, Lenz Kanunu uyarınca dış manyetik akıdaki azalışı engelleyecek yönde kendi manyetik alanını yaratması şeklindedir.
İndüksiyon akımının oluşumundaki fiziksel süreçler sırasıyla; dış akımın değişmesiyle dış manyetik alanın değişmesi, bunun halka yüzeyinden geçen akıyı zamanla değiştirmesi, değişen akının halka çevresinde korunumsuz bir elektrik alan indüklemesi, bu alanın elektronlara kuvvet uygulayarak akım oluşturması ve son olarak bu akımın da Lenz kanununa uygun kendi manyetik alanını yaratması şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Akım değişimi ile manyetik alan ilişkisini kurma.
Düz telin çevresinde oluşturduğu manyetik alan B=2kIdB = \frac{2kI}{d} formülü gereği akım II azaldıkça azalır. Dolayısıyla ilk gerçekleşen olay dış manyetik alan şiddetinin azalmasıdır.
Akım değişimi manyetik alanın kaynağındaki değişimdir.
2
Manyetik alan değişimi ile manyetik akı ilişkisini kurma.
Manyetik akı Φ=BAcosθ\Phi = B \cdot A \cdot \cos\theta olup, manyetik alan şiddetinin azalması halkadan geçen net manyetik akıyı zamanla azaltır.
Akı, manyetik alan ve alanın geçtiği yüzeyin geometrik çarpımıdır.
3
Faraday Yasası'nın integral formunu uygulama.
Zamana göre değişen manyetik akı, halka çevresinde Edl=dΦdt\oint \vec{E} \cdot d\vec{l} = -\frac{d\Phi}{dt} eşitliği uyarınca girdaplı (korunumsuz) bir elektrik alan indükler. Bu aşamada henüz akım oluşmamıştır, elektrik alan indüklenmiştir.
Elektromotor kuvveti (EMK) aslında bu indüklenen elektrik alanın halka boyunca yaptığı iştir.
4
Elektrik alanın yükler üzerindeki etkisini inceleme.
İndüklenen elektrik alan, halka içindeki serbest elektronlara F=qE\vec{F} = q\vec{E} elektriksel kuvvetini uygulayarak onları sürükler ve halkada net bir yük akışı yani indüksiyon akımı oluşturur.
İletkenlerde akımın oluşması serbest yüklerin elektrik alan etkisiyle hareketiyle gerçekleşir.
5
Lenz Yasası ve indüksiyon akımının manyetik alanı ilişkisini kurma.
Oluşan indüksiyon akımı, Biot-Savart yasası gereği kendi manyetik alanını oluşturur. Lenz kanununa göre bu alan, kendisini doğuran akı azalışını yavaşlatacak yönde (dış manyetik alanla aynı yönlü) olur.
Doğa her zaman akı değişimine karşı koyacak yönde tepki verir.

Anahtar Kavram

Faraday İndüksiyon Yasası'nın mikroskobik açıklaması ve Lenz Kanunu
Soru 4Soru

Sayfa düzlemine dik ve içeri doğru yönelmiş düzgün B\vec{B} manyetik alanı içerisine yerleştirilen iletken KMKM çubuğu, KK ucundan LL, MM ucundan ise 2L2L uzaklıktaki OO noktası etrafında sayfa düzleminde saat yönünde sabit ω\omega açısal hızıyla döndürülmektedir.

Buna göre,

I. Çubuğun KK ve MM uçları pozitif (++) elektrik yüküyle yüklenir.

II. KK ve OO noktaları arasındaki potansiyel farkının büyüklüğü VV ise, KK ve MM uçları arasındaki potansiyel farkının büyüklüğü 3V3V olur.

III. Çubuk içindeki serbest elektronlara etki eden manyetik kuvvet, her iki bölmede de elektronları OO noktasına doğru sürükler.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I, II ve III

Cevap

I, II ve III öncüllerinin tamamını içeren seçenektir.
Sağ el kuralına göre her iki bölmede de pozitif yükler dış uçlara (KK ve MM) yönelirken, serbest elektronlar merkeze (OO noktasına) doğru çekilir. Bu nedenle KK ve MM uçları pozitif yüklenir. KOKO arasındaki emk VV ise, OMOM arasındaki emk boyun karesiyle orantılı olarak 4V4V olur. Her iki uç da pozitif yüklendiği için KMK-M arasındaki potansiyel farkı 4VV=3V4V - V = 3V olur. Serbest elektronlara etki eden manyetik kuvvet de elektronları merkeze doğru sürükler.

Adım Adım Çözüm

1
Manyetik alanda dönen iletken çubuğun uçlarında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti (emk) formülünü belirleme.
Bir ucu etrafında dönen çubuğun emk'si ε=12Bωd2\varepsilon = \frac{1}{2} B \omega d^2 formülüyle hesaplanır. Burada dd çubuğun dönme merkezine olan uzaklığıdır.
Farklı uzunluktaki iki bölmenin (KOKO ve OMOM) uçları arasındaki potansiyel farklarını karşılaştırmak için bu ilişki kullanılır.
2
KOKO ve OMOM bölmeleri için emk büyüklüklerini hesaplama.
KOKO bölmesi için VKO=12BωL2=VV_{KO} = \frac{1}{2} B \omega L^2 = V olarak tanımlanırsa, OMOM bölmesi için VOM=12Bω(2L)2=2BωL2=4VV_{OM} = \frac{1}{2} B \omega (2L)^2 = 2 B \omega L^2 = 4V olur.
Boyu iki katına çıkan kısmın oluşturduğu potansiyel farkının, boyunun karesiyle orantılı olarak 4 katına çıkacağını belirlemek için.
3
Sağ el kuralı yardımıyla çubuğun uçlarının yük işaretlerini belirleme.
Sağ elin dört parmağı sayfa içine (B\vec{B}), başparmak dönme yönündeki çizgisel hızı (v\vec{v}) gösterdiğinde, avuç içi pozitif yüklerin kutuplanma yönünü gösterir. Hem KOKO hem de OMOM bölmelerinde pozitif yükler dış uçlara (KK ve MM) doğru itilir. Bu durumda KK ve MM uçları pozitif (++), dönme merkezi OO ise negatif (-) yüklenir. Birinci öncül doğrudur.
Çubuğun uçlarının yük işaretlerini ve dolayısıyla potansiyel ilişkilerini belirlemek için.
4
Uçlar arasındaki net potansiyel farkını hesaplama.
VO=0V_O = 0 kabul edilirse, VK=+VV_K = +V ve VM=+4VV_M = +4V olur. KK ve MM uçları arasındaki potansiyel farkı VMVK=4VV=3V|V_M - V_K| = |4V - V| = 3V olarak bulunur. İkinci öncül doğrudur.
Kutupsal yüklenmelerin aynı işaretli olmasından dolayı potansiyel farkının fark alınarak bulunacağını göstermek için.
5
Serbest elektronlara etki eden manyetik kuvvetin yönünü inceleme.
Pozitif yüklere etki eden kuvvet uçlara (KK ve MM) doğru olduğundan, negatif yüklü serbest elektronlara etki eden kuvvet bunun tersi yönünde, yani her iki bölmede de merkezdeki OO noktasına doğru olur. Üçüncü öncül doğrudur.
Elektronların yük işaretinden dolayı kuvvet yönünün tersine döneceğini ve merkeze doğru hareket edeceğini doğrulamak için.

Anahtar Kavram

Dönen iletken çubuklarda oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti ve kutuplanma yönlerinin sağ el kuralı ile bulunması.
Tahmini Süre:2m 30s
Soru 5Soru

Bir çubuk mıknatısın, uçları duyarlı bir galvanometreye bağlı olan iletken bir bobine doğru yaklaştırılıp, bobinin içinden geçirilerek diğer taraftan uzaklaştırılması sürecinde gerçekleşen aşağıdaki olayları kronolojik olarak (ilk gerçekleşenden son gerçekleşene doğru) sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Mıknatısın bobine yaklaşmasıyla başlayan akı artışı ve buna karşı koyan birinci yöndeki indüksiyon akımı, mıknatıs merkezdeyken akı değişiminin anlık sıfırlanması, mıknatısın uzaklaşmasıyla başlayan akı azalışı ve son olarak buna karşı koyan zıt yöndeki indüksiyon akımı sırasıyla gerçekleşir.
Doğru sıralama, elektromanyetik indüksiyon olayının fiziksel nedensellik zincirini takip eder. Mıknatısın bobine yaklaşması akıyı artırır, Lenz Yasası gereği birinci yönde akım başlar, tam ortada akı değişimi durduğu için akım anlık sıfırlanır, uzaklaşırken akı azalır ve akıyı desteklemek için zıt yönde akım başlar.

Adım Adım Çözüm

1
Mıknatısın bobine yaklaşma sürecindeki akı değişimini belirlemek
Bobinden geçen manyetik akı zamanla artar.
Mıknatıs bobine yaklaştıkça, bobin içinden geçen manyetik alan çizgilerinin sayısı artış gösterir.
2
Lenz Yasası'nı akı artışına uygulamak
Bobinde bu artışı engelleyecek yönde bir manyetik alan yaratacak birinci yönde akım indüklenir.
Sistemler dışarıdan yapılan manyetik akı değişimini her zaman sönümleyecek yönde tepki verir.
3
Mıknatısın bobinin tam ortasında bulunduğu andaki akı değişimini analiz etmek
Manyetik akı maksimuma ulaşır, akının zamana göre değişim hızı sıfır olur ve akım anlık olarak kesilir.
İndüksiyon emk'si manyetik akının değerine değil, akının zamana göre değişim hızına (türevine) bağlıdır.
4
Mıknatısın bobinden uzaklaşma sürecindeki akı değişimini belirlemek
Bobinden geçen manyetik akı zamanla azalır.
Mıknatıs bobinden uzaklaştıkça bobin içindeki manyetik alan çizgisi sayısı azalır.
5
Lenz Yasası'nı akı azalışına uygulamak
Bobinde bu azalışı destekleyecek yönde bir manyetik alan yaratacak zıt (ikinci) yönde akım indüklenir.
Azalan manyetik akıyı artırmak için bobin, mıknatısın manyetik alanıyla aynı yönlü bir manyetik alan oluşturur.

Anahtar Kavram

Faraday Yasası uyarınca indüksiyon emk'sinin manyetik akı değişim hızına bağlı olması ve Lenz Yasası gereğince indüksiyon akımının bu değişime karşı koyacak yönde oluşması.
Soru 6Soru

Yatay düzlemle 3737^\circ lik açı yapan sürtünmesiz eğik düzlem üzerine, uzunluğu 1 m1\text{ m} olan iletken bir tel çubuk yatay doğrultuda konulmuştur. Ortamda düşey yukarı yönlü ve büyüklüğü 2,5 T2,5\text{ T} olan düzgün bir B\vec{B} manyetik alanı bulunmaktadır. Tel çubuk serbest bırakıldıktan sonra eğik düzlem üzerinde 3 m3\text{ m} yol aldığı anda, çubuğun uçları arasında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti (emk) kaç Volt olur? (g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2; sin37=0,6\sin 37^\circ = 0,6; cos37=0,8\cos 37^\circ = 0,8)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 12

Cevap

İletken çubuğun uçları arasında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti 12 Volt'tur.
İletken çubuk eğik düzlemde sürtünmesiz bir şekilde yerçekimi etkisiyle a = g * sin(37°) = 6 m/s^2 ivmeyle hızlanır. 3 m yol aldığında hızı v = 6 m/s olur. Manyetik alan düşey yukarı yönlü olduğundan, hızın bu alana dik olan yatay bileşeni v_x = v * cos(37°) = 4,8 m/s kullanılır. Uçlar arasındaki indüksiyon emk'si epsilon = B * L * v_x = 2,5 * 1 * 4,8 = 12 V olarak hesaplanır.

Adım Adım Çözüm

1
Çubuğun üzerindeki kuvvetleri analiz ederek ivmesini hesaplayın.
a = 6 m/s^2
Çubuk açık uçlu olduğundan akım geçmez ve devrede manyetik kuvvet oluşmaz. Bu nedenle çubuk sadece yerçekimi kuvvetinin eğik düzleme paralel bileşeniyle hızlanır: a = g * sin(37°) = 10 * 0,6 = 6 m/s^2.
2
Çubuğun 3 m yol aldıktan sonraki hızını hesaplayın.
v = 6 m/s
Zamansız hız formülü (v^2 = 2 * a * x) kullanılarak: v^2 = 2 * 6 * 3 = 36 ve buradan v = 6 m/s bulunur.
3
Çubuğun hızının düşey manyetik alan doğrultusuna dik (yatay) bileşenini bulun.
v_x = 4,8 m/s
Manyetik alan düşey doğrultuda olduğundan, indüksiyona katkı sağlayan hız bileşeni alana dik olan yatay hız bileşenidir: v_x = v * cos(37°) = 6 * 0,8 = 4,8 m/s.
4
Motional (hareket) indüksiyon emk formülünü uygulayarak sonucu hesaplayın.
epsilon = 12 V
epsilon = B * L * v_x = 2,5 * 1 * 4,8 = 12 V.

Anahtar Kavram

Manyetik alanda hareket ettirilen iletken telin uçları arasında oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti (emk) ve mekanik hareketin entegrasyonu.
Tahmini Süre:2m 30s
Soru 7Soru

Öz-indüksiyon katsayısı LL olan bobin, iç direnci önemsiz üreteç, reosta ve açık durumda olan SS anahtarı ile şekildeki elektrik devresi kurulmuştur. Bobinin ekseni üzerinde ve bobine yakın bir konumda iletken bir tel halka hareketsiz tutulmaktadır.

Buna göre;
I. SS anahtarı kapatıldığı anda, bobin devresinde üreteç akımıyla zıt yönlü bir öz-indüksiyon akımı oluşur.
II. SS anahtarı kapatılırken, iletken halkada bobinin halka merkezinde oluşturduğu manyetik alanla zıt yönlü manyetik alan üreten bir indüksiyon akımı oluşur.
III. Anahtar kapalıyken reostanın sürgüsü devrenin eşdeğer direncini artıracak yönde hareket ettirildiğinde, halkada oluşan indüksiyon akımının yönü, anahtar kapatıldığı anda oluşan akımın yönüyle aynıdır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

I ve II
Doğru cevap olan seçenekte birinci ve ikinci yargıların doğru olduğu belirtilmiştir. S anahtarı kapatıldığında bobinden geçen akım sıfırdan itibaren artmaya başlar. Lenz Yasası gereği bobinde bu artışı engellemeye çalışan ve üreteç akımına zıt yönlü bir öz-indüksiyon akımı oluşur. Bobin akımı artarken, yakınındaki iletken halkanın içinden geçen manyetik akı da artar. Halka bu akı artışını engellemek amacıyla bobinin manyetik alanına zıt yönde bir manyetik alan oluşturacak yönde indüksiyon akımı üretir. Bu nedenle birinci ve ikinci yargılar doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
Bobin devresinde anahtar kapatıldığı andaki akım değişimini analiz etmek.
Anahtar kapatıldığı anda devreden geçen akım sıfırdan itibaren artmaya başlar.
Bobin üzerindeki akım değişimi devrede öz-indüksiyon etkisine yol açar.
2
Lenz Yasası'nı kullanarak öz-indüksiyon akımının yönünü belirlemek.
Akım arttığı için, öz-indüksiyon elektromotor kuvveti ve akımı bu artışı engelleyecek yönde, yani üretecin sağladığı ana akım yönüne zıt yönde oluşur. Dolayısıyla birinci yargı doğrudur.
Lenz Yasası uyarınca sistemler kendilerini oluşturan nedene karşı koyacak yönde tepki verirler.
3
Anahtar kapatılırken halkanın merkezindeki manyetik akı değişimini ve indüksiyon akımının yönünü belirlemek.
Bobinden geçen akım artarken, bobinin çevresinde ve halkanın merkezinde oluşturduğu manyetik alan ve halkadan geçen manyetik akı artar. Lenz Yasası gereği halka bu artışı dengelemek için bobinin manyetik alanına zıt yönlü bir manyetik alan oluşturacak yönde indüksiyon akımı üretir. Dolayısıyla ikinci yargı doğrudur.
İndüksiyon akımı, halkanın içinden geçen net manyetik akı artışını azaltmak amacıyla zıt yönde manyetik alan oluşturur.
4
Reosta sürgüsü hareket ettirilip direnç artırıldığında halkadaki durumu analiz etmek.
Eşdeğer direnç artırıldığında bobinden geçen akım azalır. Halkanın merkezindeki manyetik akı azalacağı için halka bu azalışı engellemek amacıyla bobinin manyetik alanıyla aynı yönlü manyetik alan oluşturacak yönde indüksiyon akımı üretir. Bu akım, anahtar kapatılırken (akı artarken) oluşan akımla zıt yönlüdür. Dolayısıyla üçüncü yargı yanlıştır.
Manyetik akı azaldığında indüksiyon akımı mevcut manyetik alanı destekleyecek yönde alan üretir.

Anahtar Kavram

Öz-indüksiyon ve İndüksiyon Akımlarının Yönü ve Lenz Yasası
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 8Soru

Yüzey alanı 0,5 m20,5\text{ m}^2 olan tek sarımlı düzlemsel iletken bir çerçeve, sayfa düzlemine dik düzgün bir manyetik alan içine yerleştirilmiştir. Manyetik alanın şiddeti 0,3 s0,3\text{ s} sürede sayfa d��zleminden içeri doğru +2 T+2\text{ T} değerinden sayfa düzleminden dışarı doğru 1 T1\text{ T} değerine (yani 1 T-1\text{ T} değerine) düzgün olarak değişmektedir. Buna göre, bu süreçte çerçevede oluşan indüksiyon elektromotor kuvvetinin (emk) büyüklüğü kaç V\text{V} olur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 5

Cevap

Çerçevede oluşan indüksiyon elektromotor kuvvetinin büyüklüğü 5 V'tur.
İndüksiyon elektromotor kuvvetinin büyüklüğü, çerçevenin içinden geçen manyetik akı değişiminin zamana oranına eşittir. Alanın +2 T+2\text{ T}'dan 1 T-1\text{ T}'a değişmesi akıda 1,5 Wb1,5\text{ Wb}'lik bir değişime sebep olur. Bu değişim 0,3 s0,3\text{ s} sürdüğü için oluşan emk 5 V5\text{ V} büyüklüğündedir.

Adım Adım Çözüm

1
İlk ve son durumdaki manyetik akı değerlerini bulunuz.
Φi=1 Wb\Phi_i = 1\text{ Wb} ve Φf=0,5 Wb\Phi_f = -0,5\text{ Wb}
Manyetik akı değişimi için başlangıç ve bitiş akı değerleri hesaplanmalıdır.
2
Manyetik akıdaki değişimi (ΔΦ\Delta\Phi) hesaplayınız.
ΔΦ=1,5 Wb\Delta\Phi = -1,5\text{ Wb}
Faraday yasasında kullanılmak üzere toplam akı değişimi bulunur.
3
Faraday Yasası'nı uygulayarak indüksiyon emk'sini hesaplayınız.
ε=5 V\varepsilon = 5\text{ V}
İndüksiyon emk'si, birim zamandaki manyetik akı değişim hızıyla belirlenir.

Anahtar Kavram

Faraday İndüksiyon Yasası ve Manyetik Akı Değişimi
Soru 9Soru

Öz-indüksiyon katsayısı L=0,5 HL = 0,5\text{ H} olan bir bobin, iç direnci önemsiz bir üreteç, bir anahtar ve bir reosta kullanılarak şekildeki elektrik devresi kurulmuştur. Devreden geçen akım, reostanın sürgüsü hareket ettirilerek 0,2 saniye0,2\text{ saniye} içerisinde sabit bir hızla 8 A8\text{ A}'den 4 A4\text{ A}'e düşürülmektedir. Buna göre, bu süre zarfında bobinde oluşan öz-indüksiyon elektromotor kuvvetinin (emk) büyüklüğü kaç volt (VV) olur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 10

Cevap

Bobinde oluşan öz-indüksiyon elektromotor kuvvetinin büyüklüğü 10 V'tur.
Öz-indüksiyon emk'sinin büyüklüğü \varepsilon = L \cdot \left|\frac{\Delta i}{\Delta t}\right| formülü ile hesaplanır. Değerler formülde yerine yazıldığında \varepsilon = 0,5 \cdot \frac{4}{0,2} = 10\text{ V} olarak elde edilir. Bu durum azalan akıma karşı sistemin oluşturduğu tepkiyi gösterir.

Adım Adım Çözüm

1
Akımdaki değişim miktarının belirlenmesi
\Delta i = -4\text{ A}
Öz-indüksiyon emk'sinin hesaplanabilmesi için akımın zamana ba��lı değişim miktarının bulunması gerekir.
2
Öz-indüksiyon elektromotor kuvvetinin hesaplanması
\varepsilon = 10\text{ V}
Değerler Faraday'ın öz-indüksiyon emk formülünde yerine yazılarak emk büyüklüğü bulunur.

Anahtar Kavram

Öz-indüksiyon elektromotor kuvveti
Tahmini Süre:1m 30s
Soru 10Soru

Sayfa düzlemine yerleştirilmiş, eş merkezli ve yalıtkan yatay bir düzleme sabitlenmiş iletken KK ve LL halkalarından KK halkasında şekildeki gibi bir üreteç ve reosta bulunurken, LL halkası kapalı bir iletken devredir. Başlangıçta KK halkasından saat yönünde sabit bir akım geçmektedir.

Buna göre, reostanın sürgüsü ok yönünde çekilerek direnç artırıldığında;

I. LL halkasında saat yönün��n tersi yönde indüksiyon akımı oluşur.
II. KK halkasında saat yönünde öz-indüksiyon akımı oluşur.
III. Halkalar birbirini çekecek şekilde manyetik kuvvet uygular.

yargılarından hangileri doğrudur?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: II ve III

Cevap

II ve III ifadeleri doğrudur.
Reostanın direncinin artmasıyla K halkasındaki akım azalır. Bu azalışı engellemek için K halkasında aynı yönde (saat yönünde) öz-indüksiyon akımı meydana gelir. Akımın azalması L halkasından geçen içeri doğru manyetik akıyı azaltır; Lenz Yasası uyarınca L halkasında bu azalışı dengelemek için içeri doğru alan oluşturacak saat yönünde indüksiyon akımı oluşur. Her iki halkadaki akım da saat yönünde (aynı yönlü) olduğundan halkalar birbirini çeker.

Adım Adım Çözüm

1
K devresindeki akımın değişimini belirlemek.
Reostanın sürgüsü direnci artıracak yönde çekildiğinde devrenin toplam direnci artar. Ohm Kanunu (I=V/RI = V/R) gereğince K devresindeki birincil akım azalır.
Öz-indüksiyon ve indüksiyon akımlarının yönünü tayin edebilmek için öncelikle ana akımın artış veya azalış durumunu belirlememiz gerekir.
2
K halkasında oluşan öz-indüksiyon akımının yönünü belirlemek.
Lenz Yasası'na göre, öz-ind��ksiyon akımı kendini oluşturan nedene karşı koyacak yöndedir. Akım azaldığı için sistem bu azalışı engellemek amacıyla mevcut akımla aynı yönde, yani saat yönünde bir öz-indüksiyon akımı oluşturur. Dolayısıyla II. öncül doğrudur.
Öz-indüksiyon akımı, devrenin kendi akımındaki değişime karşı koyacak şekilde yönlenir.
3
L halkasından geçen manyetik akı değişimini ve indüksiyon akımının yönünü belirlemek.
K halkasından saat yönünde geçen akım, halkanın merkez bölgesinde sayfa düzleminden içeriye doğru (\otimes) bir manyetik alan yaratır. K'deki akım azaldığında L halkasının içinden geçen içeri doğru olan manyetik akı da azalır. L halkası bu azalışı engellemek için kendisi de içeri doğru bir manyetik alan oluşturmak ister. Sağ el kuralına göre, içeri doğru manyetik alan yaratacak akım saat yönündedir. Bu yüzden L'de saat yönünde indüksiyon akımı oluşur, I. öncül yanlıştır.
İndüksiyon akımı, halkayı çevreleyen manyetik akı değişimini dengeleyecek yönde oluşur.
4
Halkalar arasındaki manyetik kuvvetin yönünü belirlemek.
Hem K halkasında (öz-indüksiyon etkisiyle korunan/desteklenen akım) hem de L halkasında (indüksiyon akımı) akımlar saat yönünde, yani aynı yönde akmaktadır. Eş merkezli halkalarda aynı yönlü akımlar birbirini çekecek şekilde manyetik kuvvet uygular. Dolayısıyla III. öncül doğrudur.
Paralel veya eş merkezli iletkenlerde aynı yönlü akımlar birbirini çeker, zıt yönlü akımlar birbirini iter.

Anahtar Kavram

Lenz Kanunu yardımıyla indüksiyon ve öz-indüksiyon akımlarının yönünün belirlenmesi ve akım taşıyan halkaların birbirine uyguladığı manyetik kuvvet.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 11Soru

İletken bir bobin, üreteç ve ayarlanabilir bir dirençten (reosta) oluşan devrede reosta direncinin azaltılmasıyla öz-indüksiyon akımının oluşma sürecinde gerçekleşen aşağıdaki olayları, ilk gerçekleşenden son gerçekleşene doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Doğru sıralama: Reosta sürgüsünün direnci azaltması, ana kol akımının artması, manyetik akının artması ve Lenz Kanunu gereği öz-indüksiyon akımının oluşması şeklindedir.
Süreç reosta direncinin azaltılmasıyla başlar. Direnç azalınca Ohm Kanunu gereği akım artar. Akımın artışı bobin içindeki manyetik akıyı artırır. Lenz Kanunu uyarınca sistem bu artışı engellemek için öz-indüksiyon akımı oluşturur.

Adım Adım Çözüm

1
Direnç değişimi belirlenir.
Reosta direnci azalır.
Reosta sürgüsünün hareket ettirilmesi devrenin aktif direncini değiştirir.
2
Akım değişimi incelenir.
Ana kol akımı artar.
Ohm Kanunu bağıntısına göre direnç azaldıkça akım artış gösterir.
3
Manyetik alan ve akı değişimi hesaplanır.
Manyetik akı artar.
Bobin içindeki manyetik alan (BIB \propto I) akımla doğru orantılıdır, bu da manyetik akıyı (Φ=BA\Phi = B \cdot A) artırır.
4
Öz-indüksiyon akımının yönü ve oluşumu tespit edilir.
Öz-indüksiyon akımı oluşur.
Lenz Kanunu'na göre bobin, içindeki manyetik akı artışını engellemek için artışı azaltacak yönde (ana kol akımına zıt yönde) bir öz-indüksiyon akımı oluşturur.

Anahtar Kavram

Öz-indüksiyon akımının oluşum mekanizması ve Lenz Kanunu
Soru 12Soru

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?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

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
Soru 13Soru

Sürtünmesiz yatay düzlemde, sayfa düzlemine dik ve içeri doğru yönelmiş düzgün 2 T2\text{ T} büyüklüğündeki manyetik alan içerisine, aralarındaki uzaklık 50 cm50\text{ cm} olan birbirine paralel iki iletken ray yerleştirilmiştir. Rayların bir ucu 5 Ω5\ \Omega'luk bir dirençle kapatılarak bir devre oluşturulmuştur. Raylar üzerinde bulunan iletken bir çubuk, raylara paralel doğrultuda 10 m/s10\text{ m/s} sabit hızla çekilmektedir.

Rayların ve çubuğun elektriksel direnci önemsiz olduğuna göre, çubuğun bu sabit hızla hareketine devam edebilmesi için çubuğa uygulanması gereken dış kuvvetin büyüklüğü kaç N\text{N} olmalıdır?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: 2

Cevap

Çubuğun sabit hızla hareketine devam edebilmesi için uygulanması gereken dış kuvvetin büyüklüğü 2 N2\text{ N} olmalıdır.
Çubuk 10 m/s10\text{ m/s} sabit hızla çekildiğinde, uçları arasında oluşan indüksiyon EMK'si ε=Bv=20,510=10 V\varepsilon = B \cdot \ell \cdot v = 2 \cdot 0,5 \cdot 10 = 10\text{ V} olur. Bu EMK altında devreden geçen indüksiyon akımı I=εR=105=2 AI = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{10}{5} = 2\text{ A} olarak bulunur. Manyetik alan içindeki bu çubuğa etki eden manyetik kuvvet FB=BI=220,5=2 NF_B = B \cdot I \cdot \ell = 2 \cdot 2 \cdot 0,5 = 2\text{ N} olur ve bu kuvvet hareket yönüne zıttır. Çubuğun sabit hızla (ivmesiz) hareket edebilmesi için net kuvvetin sıfır olması gerektiğinden, uygulanması gereken dış kuvvetin büyüklüğü de manyetik kuvvete eşit, yani 2 N2\text{ N} olmalıdır.

Adım Adım Çözüm

1
Çubuğun uçları arasında indüklenen elektromotor kuvvetini (EMK) hesaplayın.
ε=10 V\varepsilon = 10\text{ V}
Manyetik alanda hareket eden iletken çubuğun uçları arasında ε=Bv\varepsilon = B \cdot \ell \cdot v bağıntısına göre indüksiyon EMK'si oluşur.
2
Oluşan indüksiyon akımının şiddetini hesaplayın.
I=2 AI = 2\text{ A}
Ohm Yasası (I=εRI = \frac{\varepsilon}{R}) kullanılarak devreden geçen akım bulunur.
3
Akım geçen çubuğa etki eden manyetik kuvveti bulun.
FB=2 NF_B = 2\text{ N}
Manyetik alan içindeki akım taşıyan tele etki eden kuvvet FB=BIF_B = B \cdot I \cdot \ell formülüyle hesaplanır.
4
Sabit hızlı hareket için gerekli olan dış kuvveti belirleyin.
Fdıs\c=2 NF_{dış} = 2\text{ N}
Newton'ın Birinci Hareket Yasası'na göre, bir cismin sabit hızla hareket edebilmesi için üzerindeki net kuvvet sıfır olmalıdır (Fdıs\c=FBF_{dış} = F_B).

Anahtar Kavram

İletken tellerin manyetik alandaki hareketiyle oluşan indüksiyon EMK'si, Ohm Yasası ile akım hesabı ve akım geçen tellere uygulanan manyetik kuvvetin Newton mekaniği ilkeleriyle dengelenmesi.
Soru 14Soru

İletken ve kapalı bir halkanın ekseni doğrultusunda tutulan bir çubuk mıknatıs halkaya doğru yaklaştırılmaktadır. Bu süreçte halkada meydana gelen fiziksel olayların nedensel gerçekleşme sırasını ilk adımdan son adıma doğru sıralayınız.

Öğeleri doğru sıraya koymak için sürükleyin

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap

Doğru sıralama: Halka yüzeyinden geçen manyetik akının zamanla artmaya başlaması -> Zamanla değişen manyetik akı nedeniyle halkada bir indüksiyon elektromotor kuvvetinin (EMK) indüklenmesi -> Kapalı devrede oluşan indüksiyon EMK'sinin etkisiyle bir indüksiyon akımının dolaşmaya başlaması -> İndüksiyon akımının, Lenz Yasası gereği kendisini oluşturan akı artışını engelleyecek yönde bir manyetik alan oluşturması şeklindedir.
Elektromanyetik indüksiyon süreci dış etkiyle başlar: Mıknatısın hareketiyle halkadaki manyetik akı artar. Akı değişimi Faraday Yasası uyarınca indüksiyon EMK'sini oluşturur. Kapalı devredeki bu EMK bir indüksiyon akımına yol açar. Son olarak akım geçen halka, Lenz Yasası uyarınca akı değişimine karşı koyacak bir manyetik alan üretir. Bu nedenle sıralama 1-2-3-4 şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

1
Dış etki olan mıknatısın hareketinin halka üzerindeki manyetik etkisini belirlemek.
Mıknatıs halkaya yaklaştığı için halka içinden geçen manyetik akı zamanla artar.
İndüksiyon olayının tetiklenmesi için öncelikle halkadan geçen manyetik akının değişmesi (ΔΦ0 \Delta\Phi \neq 0 ) gerekir.
2
Akı değişiminin halkada oluşturduğu elektriksel potansiyel farkı (EMK) tespit etmek.
Zamanla değişen manyetik akı, halkada bir indüksiyon elektromotor kuvveti (EMK) indükler.
Faraday Yasası'na göre indüksiyon EMK'sinin büyüklüğü birim zamandaki akı değişimine eşittir (ε=ΔΦΔt \varepsilon = -\frac{\Delta\Phi}{\Delta t} ).
3
Oluşan EMK'nin kapalı iletken halka üzerindeki elektrik akımı oluşturma etkisini analiz etmek.
Halkada indüksiyon akımı oluşur ve dolanmaya başlar.
Ohm Yasası gereği kapalı bir devrede potansiyel fark (EMK) varsa akım meydana gelir (I=εR I = \frac{\varepsilon}{R} ).
4
Oluşan indüksiyon akımının ürettiği manyetik alanı Lenz Yasası çerçevesinde incelemek.
Halkada dolaşan akım, kendisini oluşturan dış manyetik akı artışını azaltacak yönde (dış manyetik alana zıt) bir indüksiyon manyetik alanı oluşturur.
Lenz Yasası'na göre indüksiyon akımının yönü, kendisini oluşturan akı değişimine karşı koyacak şekildedir.

Anahtar Kavram

Faraday ve Lenz Yasaları çerçevesinde elektromanyetik indüksiyonun nedensel aşamaları.
Tahmini Süre:2m 0s
Soru 15Soru

Sayfa düzlemine dik ve içeriye doğru yönelmiş düzgün B\vec{B} manyetik alanı içerisine yerleştirilen iletken KMKM çubuğu, OO noktası etrafında sayfa düzleminde sabit ω\omega açısal hızıyla ok yönünde (saat yönünün tersine) döndürülmektedir.

Çubuğun bölmelerinin uzunlukları KO=LKO = L ve OM=2LOM = 2L olduğuna göre; çubukta yük dengesi sağlandığında çubuğun KK, OO ve MM noktalarının elektriksel potansiyelleri VKV_K, VOV_O ve VMV_M arasındaki büyüklük ilişkisi aşağıdakilerden hangisidir?

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: VO>VK>VMV_O > V_K > V_M

Cevap

Elektriksel potansiyeller arasındaki ilişki VO>VK>VMV_O > V_K > V_M şeklindedir.
İletken çubuk düzgün bir manyetik alanda döndürüldüğünde, serbest yükler üzerine etki eden manyetik kuvvet nedeniyle kutuplanır. Saat yönünün tersine dönen çubukta, hem KO hem de OM segmentlerinde artı yükler dönme merkezi olan O noktasına doğru itilir. Bu nedenle O noktası en yüksek potansiyele sahip olur. İndüklenen potansiyel farkı dönme eksenine olan uzaklığın karesiyle orantılı olduğundan (VOVM=4VV_O - V_M = 4V ve VOVK=VV_O - V_K = V), M ucundaki potansiyel düşüşü K ucundakine göre daha fazladır. Bu durum K noktasının potansiyelinin M noktasından daha yüksek olmasını sağlar. Sonuç olarak potansiyeller VO>VK>VMV_O > V_K > V_M şeklinde sıralanır.

Adım Adım Çözüm

1
Dönme eksenine göre çubuğun parçalarının hız yönlerini belirleme
Çubuk saat yönünün tersine döndüğünde, O noktasının sağındaki OM kısmı yukarı doğru (sayfa düzleminde yukarı), solundaki KO kısmı ise aşağı doğru (sayfa düzleminde aşağı) hareket eder.
Dönme hareketinde merkeze göre farklı tarafta kalan noktaların çizgisel hız vektörleri zıt yönlüdür.
2
Sağ el kuralını uygulayarak yüklerin kutuplanma yönünü bulma
OM kısmı için: Hız yukarı, manyetik alan içeri doğru olduğunda sağ elin başparmağı sola (O noktasına) yönelir. KO kısmı için: Hız aşağı, manyetik alan içeri doğru olduğunda sağ elin başparmağı sağa (O noktasına) yönelir. Her iki durumda da artı yükler O noktasında, eksi yükler ise K ve M uçlarında birikir.
İletken içindeki serbest elektronlara etki eden manyetik kuvvetin yönü sağ el kuralıyla bulunur.
3
Noktalar arasındaki potansiyel farklarını hesaplama
O noktası en yüksek potansiyele sahiptir. KO arasındaki potansiyel farkı VOVK=12BωL2=VV_O - V_K = \frac{1}{2} B \omega L^2 = V olsun. OM arasındaki potansiyel farkı ise VOVM=12Bω(2L)2=4VV_O - V_M = \frac{1}{2} B \omega (2L)^2 = 4V olur.
Dönen iletken çubuğun uçları arasındaki indüksiyon elektromotor kuvveti ϵ=12Bωr2\epsilon = \frac{1}{2} B \omega r^2 formülüyle hesaplanır.
4
Potansiyel büyüklüklerini sıralama
VK=VOVV_K = V_O - V ve VM=VO4VV_M = V_O - 4V olduğundan, VO>VK>VMV_O > V_K > V_M sıralaması elde edilir.
Hesaplanan potansiyel farkları kullanılarak noktaların mutlak potansiyelleri karşılaştırılır.

Anahtar Kavram

Manyetik alan içerisinde döndürülen iletken çubuklarda oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti ve kutuplanma yönü.
Soru 16Soru

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

1
Anahtarın kapatılması
Devre akımının sıfırdan artmaya başlaması
Üretecin devreye gerilim uygulaması
2
Bobin içindeki manyetik alanın değişmesi
Manyetik akının zamanla artması
Bobinden geçen akım şiddetinin artması
3
Faraday ve Lenz kanunlarının devreye girmesi
Öz-indüksiyon EMK'sinin indüklenmesi
Bobinin akı artışına karşı tepki göstermesi
4
Öz-indüksiyon EMK'sinin devredeki akıma zıt yönde etki etmesi
Akımın artış hızının yavaşlaması
Öz-indüksiyon etkisinin kaynağına karşı koyma prensibi
5
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
Elektromanyetik İndüksiyon ve Öz-indüksiyon Alıştırma Soruları — YKS AYT (Alan Yeterlilik Testi) | Examkin