Laboratuvar ortamında özdeş üreteçler, iletken teller, demir çiviler ve plastik boru kulla… — YKS TYT (Temel Yeterlilik Testi)

Laboratuvar ortamında özdeş üreteçler, iletken teller, demir çiviler ve plastik boru kullanılarak üç farklı elektromıknatıs düzeneği tasarlanmıştır. Bu düzeneklerin yapısal özellikleri aşağıda belirtilmiştir:

* X elektromıknatısı: Demir çivi üzerine sarılmış, sarım sayısı $N$ , sarım uzunluğu $L$ olan ve üzerinden $i$ akımı geçen bobin.
* Y elektromıknatısı: Plastik boru üzerine sarılmış, sarım sayısı $2N$ , sarım uzunluğu $L$ olan ve üzerinden $2i$ akımı geçen bobin.
* Z elektromıknatısı: Demir çivi üzerine sarılmış, sarım sayısı $2N$ , sarım uzunluğu $2L$ olan ve üzerinden $2i$ akımı geçen bobin.

Buna göre, elektromıknatısların kutuplarında oluşan manyetik alan şiddetlerini en büyükten en küçüğe doğru sıralayınız.

1Z elektromıknatısının kutuplarındaki manyetik alan şiddeti
2X elektromıknatısının kutuplarındaki manyetik alan şiddeti
3Y elektromıknatısının kutuplarındaki manyetik alan şiddeti

Cevap

Manyetik alan şiddetlerinin en büyükten en küçüğe doğru sıralaması Z, X ve Y şeklindedir.

Demir çekirdeğe sahip elektromıknatısların manyetik alanı plastik çekirdeğe göre çok daha güçlüdür. Demir çekirdeklilerden Z düzeneğinin sarım ve akım parametrelerinin oranı X düzeneğinin iki katı olduğundan en güçlü manyetik alan Z'de oluşur, en zayıf ise plastik çekirdekli Y düzeneğindedir.

Adım Adım Çözüm

Çekirdek malzemelerinin manyetik ge��irgenliklerini karşılaştırma

Demir ferromanyetik bir malzeme olup manyetik geçirgenliği (

\mu_{demir}

), plastik gibi diyamanyetik/paramanyetik malzemelerin manyetik geçirgenliğinden (

\mu_{plastik} \approx \mu_0

) binlerce kat daha büyüktür.

Elektromıknatısın oluşturduğu manyetik alan şiddeti, bobinin içindeki çekirdek malzemesinin manyetik geçirgenliği ile doğru orantılıdır.

Demir çekirdekli elektromıknatısların akım ve sarım parametrelerini kıyaslama

Demir çekirdekli X ve Z düzenekleri için

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

bağıntısı uygulanır. X düzeneği için bu oran

\frac{N \cdot i}{L}

iken, Z düzeneği için

\frac{2N \cdot 2i}{2L} = 2 \frac{N \cdot i}{L}

olur. Bu durumda Z'nin manyetik alan şiddeti X'in iki katıdır.

Manyetik alan şiddeti birim uzunluktaki sarım sayısı ve akım şiddeti ile doğru, sarım uzunluğu ile ters orantılıdır.

Tüm düzenekleri sıralama

Z düzeneğinin manyetik alanı X'ten büyüktür. Plastik çekirdekli Y düzeneğinin manyetik alanı ise demir çekirdeklilere göre ihmal edilebilecek kadar küçük (en zayıf) kalır. Sıralama Z > X > Y şeklindedir.

Manyetik geçirgenlik farkı en baskın faktör olduğundan plastik çekirdekli bobin en arkada yer alırken, demir çekirdekliler kendi içinde sarım/uzunluk ve akım oranlarına göre kıyaslanır.

Anahtar Kavram

Elektromıknatıslarda manyetik alan şiddetinin bağlı olduğu değişkenler (sarım sayısı, sarım uzunluğu, akım şiddeti ve çekirdek malzemesinin manyetik geçirgenliği).

Tahmini Süre:2m 0s

Soru

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Konular

Bu konudan daha fazla soru