Fizik laboratuvarında elektromıknatısların manyetik alan gücünü etkileyen değişkenleri ara… — YKS TYT (Temel Yeterlilik Testi)

Fizik laboratuvarında elektromıknatısların manyetik alan gücünü etkileyen değişkenleri araştıran bir öğrenci, boyutları aynı olan üç farklı silindirik çekirdek üzerine yalıtılmış iletken teller sararak aşağıdaki elektromıknatısları oluşturuyor:

* K elektromıknatısı: Demir çekirdek üzerine sarılmış $N$ sarımlı bobinden $I$ şiddetinde elektrik akımı geçiriliyor.
* L elektromıknatısı: Demir çekirdek üzerine sarılmış $2N$ sarımlı bobinden $I$ şiddetinde elektrik akımı geçiriliyor.
* M elektromıknatısı: Plastik çekirdek üzerine sarılmış $2N$ sarımlı bobinden $2I$ şiddetinde elektrik akımı geçiriliyor.

Bobinlerin sarım uzunlukları eşit olduğuna göre; K, L ve M elektromıknatıslarının uçlarında oluşan manyetik alan şiddetlerini ( $B_K$ , $B_L$ ve $B_M$ ) en büyükten en küçüğe doğru sıralayınız.

1L elektromıknatısının manyetik alan şiddeti ( $B_L$ )
2K elektromıknatısının manyetik alan şiddeti ( $B_K$ )
3M elektromıknatısının manyetik alan şiddeti ( $B_M$ )

Cevap

Manyetik alan şiddetlerinin en büyükten en küçüğe doğru sıralaması L, K, M şeklindedir.

Elektromıknatısların manyetik alan şiddeti formülü gereği demir çekirdekli ve sarım sayısı en fazla olan bobinin (L) manyetik alanı en büyüktür. Demir çekirdekli fakat daha az sarımlı bobin (K) ikinci sırada yer alır. Plastik çekirdeğin manyetik geçirgenliği çok düşük olduğundan, M bobininde akım ve sarım sayısı fazla olsa bile oluşan manyetik alan en zayıf kalır. Bu nedenle büyükten küçüğe doğru doğru sıralama L, K, M şeklindedir.

Adım Adım Çözüm

Elektromıknatısların manyetik alan şiddetini belirleyen fiziksel değişkenlerin analiz edilmesi.

Bir bobinin merkezindeki manyetik alan şiddeti

B \propto \mu \cdot \frac{N \cdot I}{L}

ilişkisiyle verilir. Burada

\mu

çekirdek malzemesinin manyetik geçirgenliği,

N

sarım sayısı,

I

akım şiddeti,

L

ise sarım uzunluğudur.

Sıralama yapabilmek için elektromıknatıs gücünü etkileyen fiziksel niceliklerin belirlenmesi gerekir.

Çekirdek malzemelerinin manyetik geçirgenliklerinin karşılaştırılması.

Demirin manyetik geçirgenliği (

\mu_{\text{demir}}

), plastik malzemenin manyetik geçirgenliğinden (

\mu_{\text{plastik}}

) çok daha büyüktür (

\mu_{\text{demir}} \gg \mu_{\text{plastik}}

Çekirdeğin ferromanyetik ya da diamanyetik/paramanyetik olmasının manyetik alan üzerindeki baskın etkisini belirlemek için.

Çekirdek malzemesi aynı olan K ve L elektromıknatıslarının kendi aralarında karşılaştırılması.

K ve L'nin ikisinde de demir çekirdek kullanılmıştır ve akımları eşit (

I

) olup sarım uzunlukları da aynıdır. L'nin sarım sayısı (

2N

), K'ninkinden (

N

) büyük olduğundan

B_L > B_K

olur.

Aynı çekirdek tipine sahip elektromıknatısların sarım sayılarına göre güç sıralamasını bulmak için.

M elektromıknatısının manyetik alan gücünün diğerleriyle kıyaslanması.

M elektromıknatısının sarım sayısı ve akımı (

2N

2I

) yüksek olmasına rağmen, plastik çekirdeğin manyetik geçirgenliği demire kıyasla ihmal edilecek kadar küçüktür. Bu yüzden M'nin oluşturduğu manyetik alan en zayıftır (

B_K > B_M

B_L > B_M

Çekirdek farkının sarım sayısı ve akım artışına göre baskınlığını nihai sıralamaya yansıtmak için.

Anahtar Kavram

Elektromıknatıslarda manyetik alan şiddetinin sarım sayısı, akım şiddeti ve çekirdek maddesinin manyetik geçirgenliği ile ilişkisi.

Tahmini Süre:2m 0s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru