ELEKTR K AKIMININ MANYET K ETK S

(1)

ELEKTR‹K AKIMININ MANYET‹K ETK‹S‹

M›knat›s

Demir, nikel, kobalt gibi maddelerin çekme özelli¤i gösteren maddelere m›knat›s denir.

M›knat›s›n kuzeyi gösteren ucuna N kutbu, güneyi gösteren ucuna da S kutbu denir.

★ Ayn› cins kutuplar birbirlerini iter, farkl› cins kutuplar birbirlerini çeker.

★ Bir m›knat›s ne kadar çok parçalara ayr›l›rsa ayr›ls›n her bir parças› yine m›kna- t›s özelli¤i gösterir.

★ Bir m›knat›s›n kuvvet çizgileri N den ç›k›p S den girecek flekilde yönlenir.

Bunlar da bize, üzerinden ak›m geçen telin etraf›nda bir manyetik alan olufltu¤unu gösterir.

Elektrom›knat›s

Demir parças›na iletken tel sar›l›p devreye elektrik ak›m› verildi-

¤inde demir çubu¤un uçlar› aras›nda manyetik alan meydana gelir.

Elektrik ak›m› ile m›knat›sl›k özelli¤i kazanan maddelere elektrom›knat›sdenir.

★ Devredeki pil say›s› art›r›l›rsa daha kuvvetli bir m›knat›s elde edilir.

★ Bobin üzerindeki sar›m say›s› art›r›l›rsa, daha kuvvetli bir m›knat›s elde edilir.

NS

+ – fiekil 1

Ak›m geçmeyen telin yan›ndaki pusulada sapma olmaz.

Ak›m geçen telin yan›daki pusulan›n sapt›¤› görülür.

fiekil 2 I

N S

NS

NS N S

NS NS

N S

Çubuk m›knat›s

U m›knat›s N

S

N S

Pusula i¤nesi

FEN VE TEKNOLOJ‹ 8 Yaflam›m›zdaki Elektrik 7. Ünite

ZZZKD\DWLPL]IHQFRP

(2)

‹ndüksiyon Ak›m›

Bir çubuk m›knat›s ak›m makaras›n›n içine do¤ru bir v h›z› ile yaklafl›t›r›l›p, uzaklaflt›r›ld›¤›nda ampermetreden ak›m geçti¤i görülür.

Üreteç olmadan elde edilen bu ak›maindüksiyon ak›m›denir.

★ Ak›m makaras›n›n sar›m say›s› artarsa indüksiyon ak›m› da artar.

ELEKTR‹K ENERJ‹S‹ ISIYA DÖNÜfiÜR

Dirençler elektrik enerjisini ›s› enerjisine çevirirler. Bir telin direnci cins, uzunluk ve telin kesitine ba¤l›d›r. Direnç büyüdükçe, zorlanarak geçen ak›m telin daha fazla ›s›n- mas›n› sa¤lar. Telin bu özelli¤inden faydalanarak çeflitli araçlar yap›lm›flt›r.

Sigorta

Herhangi bir nedenle telden fazla ak›m geçmesi hâlinde devreyi açarak ak›m› kesen araçlara sigorta denir.

Sigorta Çeflitleri

a. Metal çiftli sigorta b. Magnetik sigortalar.

c. Eriyen telli sigortalar.

Televizyon, video gibi araçlarda bulunan sigorta, arac›n bozulmas›n› önler.

Bir telde aç›¤a ç›kan ›s› miktar›, telden geçen ak›m›n büyüklü¤ü, telin direnci ve ak›m›n geçifl süresi ile do¤ru orant›l›d›r.

S N v

v

Ampermetre Elektrom›knat›slar, elektrik zili, telefon, elektrik motoru gibi araçlar›n yap›m›nda kul-

lan›l›r.

(3)

Elektrik Ak›m›n›n Ifl›k Etkisi

Ampulden geçen ak›m telin ›s›nmas›na ve ›fl›k vermesine sebep olur.

Ampulün içinde bulunan flaman, tungstenden yap›lan yüksek s›cakl›¤a dayan›kl› ince, direnci büyük bir teldir.

Flamandan ak›m geçince ›s›n›p akkor hâle gelir ve ›fl›k vermeye bafllar.

Bu yüzden bunlara akkor ›fl›kkaynaklar› denir.

ELEKTR‹KL‹ ALETLER‹N GÜCÜ

Birim zamanda harcanan elektrik enerjisine elektriksel güç denir.

Gücün en çok kullan›lan birimi watt(w) t›r.

Elektrik ile çal›flan bir alette harcanan elektrik enerjisi;

ba¤›nt›s›ndan bulunur.

Elektrik Sayac›

Elektrik enerjisini ölçmeye yarayan aletlere elektrik sayac› denir.

Elektrik Tasarrufu

Hem enerji kaynaklar›n›n tükenmesini, hem aile ekonomimizi düflünerek elektri¤i kullan›rken tasarruflu olmam›z gerekir.

Bunun için;

★ Gereksiz yere ›fl›¤› aç›k b›rakmamal›y›z.

★ Kullan›lmayan elektrik aletlerini kapatmal›y›z.

★ Yüksek verimli elektrik aletlerini kullanmal›y›z.

Lambalar›n parlakl›¤› gücü ile do¤ru orant›l›d›r.

Elektrik enerjisi = Aletin gücü x kullan›m süresi 1 kW = 1000 W

Lambalar elektrik enerjisini ›fl›k enerjisine dönüfltürürler.

(4)

1.

fiekildeki çubuk m›knat›s› üç parçaya ay›rd›¤›- m›zda parçalar›n X, Y, Z, T kutuplar›n›n isimle- ri nedir?

Çözüm: Bir çubuk m›knat›s parçalara ayr›ld›¤›nda, meydana gelen her parça yine N ve S kutuplu m›knat›st›r.

Buna göre,

2.

Yukar›daki cisimlerden hangileri m›knat›stlan- m›flt›r?

Çözüm: Manyetik özellik tafl›yan bir maddenin m›k- nat›sl›k bölgesi sembollerle belirlenebilir. Bu böl- gelerin dizilifli düzenlidir. M›knat›slanmam›fl manyetik maddelerde bu küçük bölgelerin diziliflleri düzensizdir.

Yukar›daki flekillere bak›ld›¤›nda

I. de düzenlilik II ve III. de düzensizlik vard›r.

Buna göre, yaln›z I. cisim m›knat›slanm›flt›r.

3.

Özdefl m›knat›s çubuklar flekillerdeki gibi yer- lefltirilip serbest b›rak›ld›¤›nda hangileri veri- len konumda dengede kalabilir?

Çözüm: Ayn› cins kutuplar birbirlerini iter, farkl› cins kutuplar birbirlerini çeker.

I. de K ve L m›knat›s çubuklar birbirlerini çeker ve verilen konumda dengede kal›r.

II. de P ve Y m›knat›s çubuklar› O m›knat›s çubu-

¤unu çeker, verilen konumda dengede kal›r.

III. de G ve M m›knat›s çubuklar› birbirlerini itece-

¤i için verilen konumda dengede kalmaz.

4.

‹p ile tavana as›lm›fl K cismine L cismi yaklaflt›r›l- d›¤›nda fiekil 1 deki konumu, N cismine Y cismi yaklaflt›r›ld›¤›nda fiekil 2 deki konumu al›yor.

Buna göre, K, L, N ve Y cisimlerinin m›knat›s olup olmad›¤› hakk›nda ne söyleyebiliriz?

Çözüm: ‹ki cisim birbirlerini itiyorsa bunlar kesin m›k- nat›st›r. fiekil 1 den K ve L nin kesin m›knat›s oldu¤unu anl›yoruz. ‹ki cisim birbirlerini çekiyorsa kesin m›knat›st›r diyemiyoruz. Çünkü bir m›knat›s m›knat›s özelli¤i göstermeyen cisimleri de çeker.

Bundan dolay› N ve Y için birfley söyleyemeyiz.

L

K

fiekil – 1 Tavan

N Y fiekil – 2

Tavan S N

K L

I Y

P

II

O G

M

III

I II III

X N

Y S

Z N

T S dir.

N S

N S N S N S

X Y Z T

N S

ÇÖZÜMLÜ ÖRNEKLER

(5)

5. K ve L m›knat›slar›

esnemeyen iplerle tavana as›ld›klar›n- da flekildeki gibi dengede kal›yorlar.

(ëB > ëA)

Bu flekilden ç›karaca¤›n›z sonuçlar› yaz›n›z.

Çözüm

1. ëB > ëA dan büyük olmas› L nin denge konu- mundan K ya göre daha fazla aç›lmas›

anlam›na gelir. Bu da bize L nin a¤›rl›¤›n›n K n›nkinden küçük oldu¤unu gösterir.

2. M›knat›slar birbirlerini ittikleri için X ve Y uçla- r› ayn› cins kutupludur.

3. M›knat›slar›n kutup fliddetleri hakk›nda kesin birfley söyleyemeyiz. Eflitte olabilirler. K n›nki büyük olabilir, L ninki büyük olabilir.

6.

fiekildeki m›knat›s› iki parçaya ay›ran ö¤renci di- namometreye as›l› P a¤›rl›kl› demir küreye alttan ayn› uzakl›ktan tutuyor.

Önce I. m›knat›s›n X ucunu daha sonra II. m›k- nat›s›n Y ucunu küreye yaklaflt›ran ö¤renci di- namometrede hangi de¤erleri okur?

Çözüm: M›knat›s ikiye bölündü¤ünde iki kutuplu iki m›knat›s elde edilir. I. m›knat›s›n boyu II. m›kna- t›stan büyük oldu¤u için m›knat›sl›k etkisi daha fazlad›r.

‹ki m›knat›s›n farkl› kutuplar› demir küreye yaklafl- t›r›lmas›na ra¤men ikisi de küreyi çeker. Dinamo- metrede P den büyük de¤er okunur. Ama I. m›k- nat›s daha fazla çekece¤i için dinamometrede daha büyük de¤er okunur. Örne¤in;

D₁= 5P iken D₂= 3P olabilir.

7. Afla¤›daki olaylardan hangileri yerin manyetik alan› ile ilgilidir?

I. Yüklü bir cismin nötr bir cismi çekmesi II. Pusulan›n sapmas›

III. Havada kendi hâline b›rak›lan bir cismin yere do¤ru h›zlanarak inmesi

Çözüm:

I. Yüklü bir cismin nötr bir cismi çekmesi elektriksel kuvvetler sonucudur.

II. Pusulan›n sapmas› yerin manyetik alan›ndan ileri gelir. (Pusula manyetik alanda sapar.) III. Havada kendi hâline b›rak›lan bir cismin yere

do¤ru h›zlanarak inmesi yer çekimi kuvveti ile ilgilidir.

8.

fiekildeki K, L, M çubuklar› demir metalinden ya- p›lm›flt›r. L nin üzerine sar›lan telin uçlar› bir pile ba¤l›d›r.

Y anahtar› kapat›l›rsa L nin K ve M ye uygula- yaca¤› kuvvet için ne söyleyebiliriz?

Çözüm: Y anahtar› kapat›l›nca devreden ak›m geçer.

L çubu¤u m›knat›sl›k özelli¤i kazan›r. M›knat›sta demiri çekece¤i için K ve M çubuklar›n›n ikisini de çeker.

9.

Özdefl demir çubuk ve üreteçlerle oluflturulan yukar›daki elektrom›knat›slarda oluflan man- yetik alanlar›n büyüklük s›ralamas› nas›ld›r?

+–

I

+–

II

+ – + –

III + – Y

K L

M

Dinamometre

Demir küre P

XY III

m›knat›s Tavan

K

X Y

L A B

(6)

Çözüm: Elektrom›knat›sta oluflan manyetik alan sa- r›m say›s› ve devreye ak›m sa¤layan pil say›s› ile do¤ru orant›l›d›r.

I. de 1 pil, 3 sar›m var.

II. de 2 pil, 4 sar›m var.

III. de 1 pil 4 sar›m var.

Bu durumda, II > III > I dir.

10.

fiekil 1 deki elektrom›knat›s› fiekil 2 deki konuma getiren ö¤renci (pilin uçlar›n› de¤ifltiriyor) afla¤›- daki sorular›na cevap aramaktad›r.

I. Ak›m fliddeti azal›r m›?

II. Elektrom›knat›s›n kutuplar› yer de¤ifltirir mi?

III. Elektrom›knat›sl›k özelli¤i artar m›?

Arkadafl›n›z›n arad›¤› cevaplar› verebilir misi- niz?

Çözüm

I. Devreye ak›m sa¤layan pilin gerilimi de¤iflme- di¤i için ak›m de¤iflmez.

II. Bobine sar›l› tellerden geçen ak›m›n yönü de-

¤iflirse elektrom›knat›s›n kutuplar› yer de¤ifltirir.

III. Elektrom›knat›sl›k özelli¤i ak›m›n geçifl yönü- ne ba¤l› de¤ildir.

11. Yandaki ak›m

makaras›na ba¤- l› lamba verilen konumda ›fl›k vermemektedir.

Lamban›n ›fl›k vermesi için afla¤›daki ifllem- lerden hangilerini yapmal›y›z?

I. M›knat›s› 1 yönünde hareket ettirmeliyiz.

II. M›knat›s› 2 yönünde hareket ettirmeliyiz.

III. M›knat›s› önce 2 sonra 1 yönünde hareket ettirmeliyiz.

IV. Ak›m makaras›n›n sar›m say›s›n› art›rmal›y›z.

Çözüm: Bir m›knat›s›n kuvvet çizgileri N den ç›k›p S den girecek flekilde yönlenir.

Ak›m makaras›ndan ak›m geçmesi dolay›s›yla lamban›n ›fl›k vermesi için m›knat›stan ç›k›p ma- karay› kesen kuvvet çigileri say›s›n›n de¤iflmesi gerekir.

I. de kesen kuvvet çigizleri say›s› artar.

II. de kesen kuvvet çizgileri say›s› azal›r.

III. de kesen kuvvet çizgileri say›s› önce azal›r sonra artar.

IV. de kesen kuvvet çizgileri say›s› de¤iflmez.

Buna göre, I, II ve III de lamba yanar.

12.

Zehra, çivi etraf›na iletken tel sararak oluflturdu¤u elektrom›knat›sla özdefl toplu i¤nelerden daha çok çekmek istiyor.

Afla¤›dakilerden hangilerini tek bafl›na yapar- sa arkadafl›n›z amac›na ulafl›r?

I. Pilleri seri ba¤lamak

II. Çiviye sar›lan telin sar›m say›s›n› art›rmak III. Daha kal›n bir çivi kullanmak

Çözüm: Elektrom›knat›s›n daha fazla toplu i¤ne çek- mesi için, elektrom›knat›sta oluflan manyetik alan›n artmas› gerekir. Manyetik alan sar›m say›- s› ve ak›m ile do¤ru orant›l› oldu¤undan pilleri seri ba¤larsa ak›m artar. Yani I ve II yi yapmal›.

Çivinin kal›nl›¤› oluflan manyetik alan› etkilemez.

+

+ –

–

Toplui¤ne Çivi

S N

2 1 +– I

fiekil – 1

–+

I

fiekil – 2 V V

(7)

13.

fiekil 1 ve fiekil 2 deki bobinlerin uzunluklar›

3L, L; sar›m say›lar› 3N, N; üzerlerinden geçen ak›mlar 3i, i dir.

Bobinlerin içinde oluflan manyetik alanlar için ne söylenebilir?

Çözüm: Bir bobinin içinde oluflan manyetik alan sa- r›m say›s› ve ak›m ile do¤ru orant›l›, uzunlu¤u ile ters orant›l›d›r.

fiekil 1 de oluflan manyetik alan ile oran-

t›l›, fiekil 2 de oluflan manyetik alan ile orant›ld›r. Bu durumda fiekil 1 deki bobinde oluflan manyetik alan fiekil 2 dekinin 3 kat›d›r.

14.

Bir bobinden ak›m geçiren bir ö¤renci grubu bobinin toplu i¤neleri çekti¤ini görüyor. Yukar›daki devrelerde kullan›lan teller, piller ve i¤neler öz- defltir.

Bu ö¤renci grubu afla¤›dakilerden hangilerine cevap verebilir?

I. Manyetik alan fliddeti pil say›s›na ba¤l› m›d›r?

II. Manyetik alan fliddeti bobinin yar›çap›na ba¤- l› m›d›r?

III. Manyetik alan fliddeti bobinin üzerindeki telin sar›m say›s›na ba¤l› m›d›r?

A) Yaln›z I B) Yaln›z III C) I ve III D) II ve III

Çözüm: Düzenekler inecelendi¤inde pil say›lar› ve bobinlerin yar›çaplar› ayn›d›r. Bunlarla ilgili k›yas- lama yapamaz. Sadece bobinlerin üzerindeki telin sar›m say›lar› farkl› oldu¤undan manyetik ala- n›n sar›m say›s›na ba¤l› olup olmad›¤›n› anlar.

15.

Yukar›daki sistemde bobinden ak›m geçiren bir ö¤renci grubu, m›knat›s›n bobine yaklaflt›¤›n›, ak›m kesildi¤inde ise m›knat›s›n ip düfleyde ola- cak flekilde hareketsiz oldu¤u gözleniyor.

Buna göre, afla¤›dakilerden hangileri yanl›fl- t›r?

I. Bobin m›knat›s özelli¤ine daima sahiptir.

II. Pilin geriliminin de¤iflmesi, m›knat›s›n denge durumunu de¤ifltirir.

III. Bobinin sar›m say›s› azalt›ld›¤›nda m›knat›s bobinden uzaklafl›r.

Çözüm

I. Bobinden ak›m geçirilince m›knat›s› çekmesi, m›knat›sl›k özelli¤i kazand›¤›n›, ak›m kesilin- ce m›knat›s›n düfley duruma gelmesi bobinin m›knat›sl›k özelli¤ini kaybetti¤ini gösterir. (Ya- ni bobin m›knat›sl›k özelli¤ine daima sahip de-

¤ildir.)

II. Pilin geriliminin de¤iflmesi ak›m› etkiler. Ak›- m›n de¤iflmesi bobinin m›knat›sl›k özelli¤ini etkiledi¤inden m›knat›s yaklafl›p uzaklaflabilir.

III. Bobinin sar›m say›s› azal›rsa m›knat›sl›k özel- li¤i azal›r. M›knat›s bobinden uzaklafl›r.

16.

Tabloda verilen araçlar›n t süresinde harcad›-

¤› elektriksel enerjileri karfl›laflt›r›n›z.

Araç V(volt) I(amper) K

L M

V 2V

V 2

2I I I 2

+– A anahtar›

ip SN

+– r

N i L

. 3 3

3 N i

L . 3i

3N 3L

fiekil – 1

i L

fiekil – 2 N

(8)

Çözüm: Bir araçta harcanan elektriksel enerji Enerji = Gerilim . Ak›m . Zaman ba¤›nt›s›ndan he- saplan›r.

Buna göre, EK= V . 2i . t = 2Vit EN= 2V . i . t = 2Vit

E_K= E_L> E_Mdir.

17. I. Seri ba¤lanm›fl öz-

defl iki ampulün güç- leri eflittir.

II. Paralel ba¤l› iki ampu-

lün güçleri eflitse, dirençleri de eflittir.

III. Paralel ba¤l› ampullerin

güçleri ne olursa olsun gerilimleri eflittir.

Yukar›daki yarg›lardan hangileri do¤rudur?

Çözüm

I. Seri ba¤l› özdefl iki ampülden geçen ak›mlar ayn›, ampullerin dirençleri de ayn› oldu¤undan güçleri eflittir.

II. Paralel ba¤l› ampullerin gerilimleri eflit oldu-

¤undan güçleri eflit olmas› için dirençlerinin de eflit olmas› gerekir.

III. Paralel ba¤l› ampullerin gerilimleri üretecin gerilimine eflittir. Güçlerinden ba¤›ms›zd›r.

18. Bir elektrik oca¤›n›n gücü 880 watt›r.

Elektrik oca¤› 220 voltluk flehir gerilimine ba¤land›¤›nda, devreden kaç amperlik ak›m geçer?

Çözüm: Elektrik oca¤›nda harcan›n güç;

Güç = Ak›m . gerilim den bulunur.

880 = I . 220 I = 4 amper

19.

Tabloda baz› ev aletlerinin güçleri verilmifltir.

Bu aletlerin eflit zamanlarda harcayaca¤› elek- trik enerjileri için ne söylenebilir?

Çözüm: Elektrikli ev aletlerinde harcan›n enerji, (Enerji = Güç . zaman) ba¤›nt›s›ndan bulunur.

Bu durumda zaman hepsi için ayn› oldu¤undan gücü fazla olan alet fazla enerji harcam›fl olur.

Büyükten küçü¤e do¤ru s›ralama

Çamafl›r makinesi – ütü – elektrikli süpürge – buzdolab›

fleklinde olur.

20.

Yukar›daki elektrik devresinde enerji dönü- flümlerini yap›n›z.

Çözüm: Önce pilde kimyasal enerji elektrik enerjisine dönüflür. Ampulde elektrik enerjisi ›s› enerjisine, daha sonra ›s› enerjisi sayesinde ›fl›k enerjisine dönüflme olur.

+–

v I

Elektrikli Alet Güç Çamafl›r makinesi Ütü

Buzdolab›

Elektrikli süpürge

2200 W 800 W 200 W 600 W

+ – + – I

E V i

t Vit

N= . . =

(9)

21. fiekildeki elektrom›k- nat›s›n ba¤l› oldu¤u üretecin gerilimi azalt›- l›p, daha sonra sar›m say›s› artt›r›l›yor.

Buna göre, m›knat›s›n çekim gücü bu ifllemler sonucunda nas›l de¤iflir?

Çözüm: Elektrom›knat›s›n çekim gücü uçlar›ndaki gerilim ve sar›m say›s› ile do¤ru orant›l› olarak de¤iflir.

1. ifllemde gerilim azalt›ld›¤›ndan elektrom›knat›- s›n çekim gücü azal›r.

2. ifllemde sar›m say›s› art›r›ld›¤›ndan elektrom›k- nat›s›n çekim gücü artar.

22.

Elektrom›knat›s›n daha fazla toplu i¤ne çek- mesi için;

I. Reostan›n sürgüsü 2 yönünde kayd›rmal›

II. Çivinin üzerindeki sar›m say›s› art›r›lmal›

III. Çivinin üzerindeki sar›m say›s› azalt›lmal›

ifllemlerinden hangileri yap›lmal›d›r?

Çözüm: Elektrom›knat›s›n gücünün artmas› isteniyor.

Bu da üzerinden geçen ak›m›n ve sar›m say›s›n›n artt›r›lmas› ile olur.

Yani, I ve II. ifllemler yap›lmal›

23. Elektrik sayac›nda okunan ilk endeks 2920, son endeks 3200 kW. h tir.

Elektri¤in birim fiyat› 0,25 TL oldu¤una göre, ödenecek fatura tutar› kaç TL dir?

Çözüm: Kullan›lan elektrik enerjisi, 3200

– 2920

280 kW. h tir.

1 kW. h için 0,25 TL ödenecekse 280 kW. h için x

x = 280 . 0,25 = 70 TL bulunur.

24. Gücü, 2000 W olan bir elektrikli aletin 30 daki- kada kullanaca¤› enerji kaç kilowatt›r?

Çözüm: 30 dakika = 0,5 saat (h) 2000 W = 2 kW Elektrik enerjisi = Elektriksel güç x kullan›m süresi Elektrik enerjisi = 2 . 0,5 = 1 kW. h bulunur.

26.

fiekildeki R₁, R₂, R₃dirençlerinden geçen ak›- m›n her birinde aç›¤a ç›kard›¤› ›s› enerjileri E₁, E₂, E₃aras›ndaki iliflki nas›ld›r?

Çözüm: Bir dirençte aç›¤a ç›kan ›s› enerjisi üzerinden geçen ak›m›n karesi, direncin büyüklü¤ü ve ak›- m›n geçme süresi ile do¤ru orant›l›d›r.

Dirençler ve ak›m›n geçme süresi eflit fakat R

1

den geçen ak›m, di¤erlerinden geçen ak›mdan büyük oldu¤undan, E

1> E

2= E

3yaz›l›r.

R₁ = R R₂ = R

R₃ = R 2I

I

R₁ = R R₂ = R

R₃ = R + –

Toplu i¤ne

1 2 + –

ELEKTR K AKIMININ MANYET K ETK S