mıknatıslar ve manyetik alan

5. BÖLÜM
MIKNATISLAR VE MANYETİK ALAN
4.
MODEL SORU - 1 DEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ
1.
Demir tozlarını bakırdan
tavan
N
ayırt etmek için bir mıkna-
S
tısa ihtiyaç vardır. Mıkna-
tavan
ip
ip
• T1
• T2
N
S
F
tıs demir tozlarını çekerek
S
G
bakırdan ayırabilir. Pusula
N
d
F d
G
S
S
N
N
fiekil-I
fiekil-II
yön tayininde kullanılır.
F
F
Bakırın ve demirin yoğunluğu sudan büyük olduğundan su ile bunlar birbirinden ayrılamaz.
CEVAP B
Özdeş mıknatısların kütleleri 500 g olduğuna göre
ağırlıkları,
G = mg = 0,5.10 = 5N olur.
Şekil-I deki ip gerilme kuvveti,
T1 = G – F
2.
X
I
Y
N
II
Z
S
d1
3 = 5 – F & F = 2N olur.
IV
III
Şekil-II deki ip gerilme kuvveti de,
d2
T2 = G + F
Y mıknatısı dengede olduğuna göre X ve Z mık-
=5+2
natıslarının Y ye uyguladıkları itme veya çekme
= 7N
kuvvetleri eşittir. X ve Y birbirini itiyorsa Y ile Z
de itiyordur. X mıknatısı Y yi çekiyorsa, Z de Y yi
çekiyordur. Bu durumda X ve Z nin II ve III kutupları için kesin birşey söylenemez. d1 ve d2 uzaklığı
bilinmediğinden X ve Y nin kutup şiddetleri için de
kesin birşey söylenemez.
CEVAP A
3.
X
N
F
S
Fe
X
S
d
4F
Fe
N
d
2
Mıknatısın demir bilyeye uyguladığı kuvvet: F a
dir. Mıknatıs her zaman demiri çeker.
Uzaklığı
136
1
d
2
d
yapılırsa kuvvet 4 katına çıkar.
2
CEVAP C
ELEKTRİK VE MANYETİZMA
olarak bulunur.
CEVAP D
5.
tavan
tavan
ip
ip
• T1
• T2
N
N
MODEL SORU - 2 DEKİ SORULARIN ÇÖZÜMLERİ
1.
L
F
B
K
G
F
N
G
d
N
F
M
S
S
N
S
ak›m makaras›
d
F
N
N
S
S
S
B
S
i
i
X
+ –
N
S
X anahtarı kapatıldığında L ve M mıknatısları aynı
konumda kalırlar. K mıknatısı hareket ederek şekildeki
fiekil-I
fiekil-II
konumu alır.
Şekil-I deki mıknatısın asıldığı ipteki T1 gerilme
kuvveti;
I. ve III. yargılar doğrudur.
II. yargı yanlıştır.
T1 = G + F
CEVAP E
8 = G + F ........ 1 olur.
Şekil-II de T2 gerilme kuvveti
T2 = G – F
4 = G – F2 ....... 2 olur.
2.
Denklem 1 ve 2 taraf tarafa toplarsak,
S
N
N
S
8=G+F
+
4=G–F
–x
12 = 2G & G = 6 N olur.
+x
i
i
•• K
– +
Mıknatısların kütlesi ise,
G = mg
K anahtarı kapatıldığında bobin şekildeki gibi bir man-
6 = m.10 & m = 600 g olur.
yetik alan oluşturur. Bobin mıknatısı ittiğinden, mıknatıs
CEVAP C
–x yönünde hareket eder.
I. yargı doğrudur.
II. ve III. yargılar yanlıştır.
CEVAP A
6.
d
K
N
S
demir
N çubuk S
1
2
d
L
N
S
yatay düzlem
Şekle göre:
Demir çubuğun 1 numaralı ucunun işareti N,
2 numralı ucunun işareti S olur.
I. yargı doğrudur.
II. yargı yanlıştır.
Demir çubuk serbest bırakıldığında hareket etmez.
III. yargı doğrudur.
CEVAP D
ELEKTRİK VE MANYETİZMA
137
TEST
1.
1
MIKNATISLAR VE MANYETİK ALAN
ÇÖZÜMLER
Manyetik alan vektörel bir büyüklüktür. Kaynağı
akım ya da mıknatıstır. Kuvvet çizgileri ile modellenir. Kuvvet çizgilerinin sık olduğu yerde manyetik
alan büyük, seyrek olduğu yerde küçüktür. Buna
göre I, II ve III ifadeleri doğrudur.
5.
Mıknatısların herbirinin ağırlığına
G diyelim.
tavan
ip
T1 = G + G = 2G olur.
• T1
T2 = G + F olur.
S
F < G ise, T1 > T2 olur.
CEVAP E
X
I. yargı doğru olabilir.
F > G ise, T2 > T1 olabilir.
G
II. yargı doğru olabilir.
–x
K
2.
N
S
FKL
L
N
S
N
ip
T2
Y
III. yargı doğru olabilir.
M
FML
•
N
F = G ise, T1 = T2 olabilir.
+x
F
N
F
S
S
G
d1
d2
CEVAP E
L mıknatısı (+x) yönünde hareket ettiğine göre
4
4
|FML| > |FKL| dir.
Bu durumda, d1 > d2 olabilir. Mıknatıslar özdeş
olmayabilir.
L mıknatısı +x yönünde hareket ettiğine göre, üzerine etkiyen net kuvvet sıfırdan farklıdır.
6.
CEVAP C
Bir mıknatıs parçalara ayrıldığında yine iki kutuplu
mıknatıs elde edilir.
2
3
N
S
N
S
olur.
3.
duvar
duvar
d
K
. N
CEVAP A
S
d
L
1
2
M
3
.
yatay düzlem
K ve M mıknatıslarının dengede kalması için L
mıknatısı K ve M yi itmelidir. Bu durumda 1: S,
2: N ve 3: N olur. Mıknatıslar birbirini çekerse
L dengede kalır. K ve M kalamaz.
CEVAP B
7.
–x
+x
N
S
N
S
B
d
i
K
•
4.
Mıknatıslar günlük hayatımızda pek çok alanda
kullanılır. Kapı zillerinde, çok ağır cisimlerin kaldırılmasında, pusulalarda, metallerin çöplerde ayrıştırılmasında kullanılır. Isının iletilmesinde mıknatıs
kullanılmaz.
CEVAP E
138
ELEKTRİK VE MANYETİZMA
K anahtarı kapatılırsa bobin üzerinde bir manyetik
alan oluşur. Manyetik alan yönü şekildeki gibidir.
Bu durumda mıknatıs bobine doğru çekilir ve +x
yönünde ivmeli hareket eder.
CEVAP A
8.
Mıknatısların herbirinin
tavan
ağırlığına G diyelim.
Şekil-I de:
G
Şekil-II de:
= G + G = 2G olur.
d
T1: Değişmez.
ı
T2
• T1
• T1›
G
S
ip
• T2
ip
• T2›
d
N
F
G
yatay
2d
3
G
4
Y
F
Z
Y
N
2
X
d
F
S
fiekil-I
.
yatay düzlem
S
.
.
fiekil-I
yatay düzlem
CEVAP B
9.
.
•
O
1
G
Y
T2: Azalır.
ip
•T
X
S
= G – F olur.
tavan
N
F
X
T2 = G + F olur.
ı
T1
ip
N
T1 = G + G = 2G olur.
10.
tavan
ip
tavan
T
N K
1
2
3
4
1. satır
N
S
S
S
2. satır
S
N
S
S
3. satır
S
N
N
N
olabilir.
CEVAP D
•
d
M
F
F
S
60°
G
N
60°
d
N
L
S
S
fiekil-I
tavan
T
ı
F
F
S K
•
d
M
N
N
60°
G
60°
d
N
S
L
S
fiekil-II
3
G olduğunda
2
mıknatıslar arasındaki kuvvetin (F) değeri,
Şekil-I de ipteki gerilme kuvveti
T=F+G
3
1
G=F+G & F=
G olur.
2
2
Şekil-II de K mıknatısının kutupları değiştiğinde
kuvvet itici olur. Bu durumda ip gerilme kuvveti Tı de,
Tı + F = G
1
1
Tı +
G = G & Tı =
G olarak bulunur.
2
2
CEVAP B
ELEKTRİK VE MANYETİZMA
139
Adı ve Soyadı : .....................................
Sınıfı
: .....................................
Numara
: .....................................
Aldığı Not
: .....................................
1.
yal›tkan sap
L
– –
–
–
– –
– –
– –
– –
–
–
–
–
Y
– –
– –
– –
–
–
–
–
fiekil-II
L
M
–
+
–
2Ω
2Ω
2Ω
Başlangıçta kap nötr
olduğundan L küresi
başlangıçta (–) yüklüdür. Son durumda
kaba dıştan dokundurulduğundan (–) yüklüdür.
olur.
6Ω
2Ω
K
+
+
+
+
+
+
+
+
+
K
+
+
yal›tken zemin
fiekil-I
–
– L
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
yal›tken zemin
Kap şekildeki gibi etkiyle iç kısmı (–) dış
kısmı (+) yüklendiğinden başlangıç ve son
durumda M küresi (+)
yüklüdür.
6Ω
3Ω
6Ω
K
= 4X olur.
+
fiekil-II
3Ω
6.12
6 + 12
+
+
L
4Ω
6Ω
R KL =
Başlangıçta kap nötr
olduğundan K küresi
iç ten
do kun du rulduğunda kabın dışı (+)
yüklendiğinden başlangıçta K küresi (+)
yükleder. Son durumda ise K küresi nötrdür.
fiekil-III
K
a)
Z
ÇÖZÜMLER
yatay düzlem
yatay düzlem
2.
– –
–
–
– –
– –
– –
– –
–
–
–
–
fiekil-I
3.
M
– –
–
–
– –
X
(Elektrik ve Manyetizma)
yal›tkan sap
yal›tkan sap
K
Ünite
Yazılı Soruları
L
12Ω
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
+
+ M+
+
–
+
–
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
+
yal›tken zemin
fiekil-III
b)
6Ω
2Ω
2Ω 12Ω
4.
L
4Ω 3Ω
2Ω
M
2Ω
3Ω
6Ω
R ML =
12.6
= 4 X olur.
12 + 6
c)
4Ω
2Ω
2Ω
2Ω
3Ω
3Ω
6Ω
K
6Ω
12.6
R KM =
12 + 6
= 4 X bulunur.
140
2Ω
ELEKTRİK VE MANYETİZMA
M
a) Direncin üzerinden geçen akım, dirençle ters
orantılıdır.
Şekilde görüldüğü gibi 3R lik direncin üzerinden
geçen akım 4A olur.
b) 6R lik
di renç
ana kol üzerinde
olduğundan toplam akımın hepsi
6R nin üzerinden
geçer.
I=2+4+6
= 12 A
6R
2A
4R
K
4A
12A
3R
6A
12A
2R
6R
L
c) 4R lik direnç yine ana kol üzerinde olduğundan
üzerinden geçen akım, Ι = 12 A olur.
5.
3Ω
7.
K
6Ω
Ι'
+
–
4Ω
12Ω
ε
i2
ε
ε
12.4
= 12 X
12 + 4
İkinci durumda eşdeğer direnç,
R2 = 3 +
3.6
+ 4 = 9 X olur.
3+6
Her iki durumda gerilim aynı olduğundan ana koldan geçen akımlar sırasıyla,
f
=
12
ve
›
I2
f
olur.
=
9
İlk durumda 4Ω luk direncin üzerinden geçen akım,
›
f
I + 3I =
12
›
4I =
›
f
f
&I =
olur.
12
48
Bu durumda,
f
f
olur.
I1 = 3I = 3.
=
48 16
İkinci durumda 4 Ω luk direncin üzerinden geçen
akım,
›
f
olur.
I2 = I2 =
9
Ι1 ve Ι2 akımlarının oranı,
f
I1 16
9
olur.
=
=
16
I2
f
9
R=
i3
ε
fiekil-Ι
ε
ε
ε
ε
ε
V
olduğundan,
I
6
RK = = 2 X
3
RL =
6
=6X
1
RM =
12
= 12 X olur.
1
a) Seri bağlandığında,
Reş = 2 + 6 + 12 = 20Ω olur.
b) Paralel bağlandığında,
1
1 1 1
= + +
R efl 2 6 12
fiekil-ΙΙ
fiekil-ΙΙΙ
Şekil-I deki devrede:
Devreden geçen akım,
i1 =
3ε
olur.
R
K lambasının ışık verme süresi,
q=
3ε
.t
R K
tK =
qR
olur.
3ε
Şekil-II deki devrede:
Devreden geçen akım,
›
6.
ε
i3
R1 = 3 + 6 +
›
i1
ı
İlk durumda eşdeğer direnç,
›
I1
M
3Ι'
L
3Ω
L
K
i2 =
ε
olur.
R
L lambasının ışık verme süresi,
q=
tL =
ε
R
.t L
qR
olur.
ε
Şekil-III teki devrede:
Devreden geçen akım,
i3 =
ε
olur.
R
Üreteçlerden geçen akım,
iı3 =
ε
3R
olur.
M lambasının ışık verme süresi,
q=
tM =
ε
3R
.t M
3qR
ε
olur.
Buna göre,
tM > tL > tK olur.
1
9
4
=
& R efl = X olur.
R efl 12
3
ELEKTRİK VE MANYETİZMA
141
8.
10.
ε1=30V
i
X
S
N
S
r1=2X
2X
ε2=12V
i
ε1 – ε2
/ε
30 – 12 18
i=
=
=
=
= 2A
/ R 4 + 2 + r1 + r2 6 + 2 + 1
9
olur. Voltmetrenin gösterdiği değer,
V = ε2 + i.r2
= 12 + 2.1
= 14 V olur.
10 Ω 6 Ω
15 Ω
2Ω
r = 1Ω
ε = 20 V
ε› = 40 V
r› = 1 Ω
ε = 20 V
r = 1Ω
r = 1Ω
ε = 20 V
ε = 20 V
r = 1Ω
r = 1Ω
V
Anakoldan geçen akım,
i=
Σf
ΣR
›
=
f –f
6+2+1+1
=
40 – 20
10
= 2 A olur.
P = i2 . R = 22 . 2 = 8 W olur.
142
ELEKTRİK VE MANYETİZMA
Y
N
S
N
S
S
K
M
N
L
R N
fiekil- II
Devreden geçen akım,
i
X
S
V
9.
N
fiekil- I
4X
r2=1X
Y
S
N
ε = 20V
Bir mıknatıs ikiye bölündüğünde yine iki kutuplu bir
mıknatıs elde edilir. Yeni durumda mıknatısların X
ucu ve Y uçları N kutuplu olur. Bir mıknatısı toplu
iğnelere dokundurduğumuzda toplu iğneler mıknatıslık özelliği kazanır. İğneler mıknatısa değdiği uç
ile zıt kutupla kutuplanır. Diğer uç ise aynı kutupla
kutuplanır. Toplu iğnenin K ucu mıknatısın N kutbuna değdirildiğinde uç S, L ucu ise N kutbu olur.
Aynı şekilde toplu iğnenin M ucu mıknatısın N kutbuna değdirildiğinde M ucu S, R ucu N kutbu olur.