11. Sınıf Fizik · 2. Ünite: Elektrik ve Manyetizma
Akım Geçen Düz Telin Manyetik Alanı
1820'de Danimarkalı fizikçi Hans Christian Ørsted, derste akım geçen bir telin yanındaki pusula iğnesinin saptığını fark etti. Böylece elektrik ve manyetizmanın birbirinden bağımsız olmadığı anlaşıldı: hareket eden yükler, yani akım, manyetik alan oluşturur. Bu konuda akım geçen düz telin manyetik alanının şeklini, yönünü ve hangi etkenlere bağlı olduğunu keşfedecek, bulduğun modeli hesap yapmadan oranlarla genelleyeceksin.
Kazanımlar
- FİZ.11.2.5. Akım geçen düz bir telin çevresindeki manyetik alanın şeklini ve yönünü (Ørsted deneyi, sağ el kuralı) belirler.
- FİZ.11.2.5. Düz telin manyetik alanının akıma ve telden uzaklığa bağlılığını verilerden keşfederek matematiksel olarak modeller.
- FİZ.11.2.5. Modeli hesap yapmadan, kat sayılarıyla farklı durumlara genelleyerek alanın nasıl değişeceğini öngörür.
- FİZ.11.2.5. Birden fazla paralel telin bir noktadaki bileşke alanının yönünü nitel olarak yorumlar.
Konu anlatımı
Ørsted deneyi: akım manyetik alan oluşturur
Alan çizgilerinin şekli ve yönü: sağ el kuralı
Keşif: alan neye bağlı?
Orantıyla genelleme ve çözümlü örnekler
Birden fazla tel: bileşke alanın yönü
Simülasyonda dene
Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları
Anahtar terimler
- Ørsted deneyi
- Akım geçen telin yakınındaki pusula iğnesinin sapmasıyla akımın manyetik alan oluşturduğunu gösteren deney (1820).
- Manyetik alan
- Mıknatısların ve akım taşıyan iletkenlerin çevresinde oluşan, mıknatıslara ve akım taşıyan iletkenlere kuvvet uygulayan alan.
- Sağ el kuralı
- Başparmak akım yönünde tutulduğunda dört parmağın kıvrıldığı yönün manyetik alan çizgilerinin yönünü verdiği kural.
- Eş merkezli çember
- Düz telin alan çizgilerinin şekli: tele dik düzlemde, tel merkezli kapalı çemberler.
- Alanın akımla doğru orantısı
- Telden geçen akım kaç katına çıkarsa alanın da o kadar katına çıkması.
- Alanın uzaklıkla ters orantısı
- Telden uzaklık kaç katına çıkarsa alanın o kadar azalması (B ∝ 1/d).
- Bileşke alan
- Birden çok kaynağın bir noktada oluşturduğu alanların vektörel toplamı.
- Kesit gösterimi (• ve ×)
- Sayfaya dik tellerde akımın sayfadan dışarı (•) ya da içeri (×) olduğunu gösteren sembol.
Örnek soru
Ørsted deneyinde, kuzey–güney doğrultusunda duran bir pusula iğnesinin yakınındaki telden akım geçirildiğinde iğnenin saptığı görülüyor. Bu gözlemden aşağıdakilerden hangisi çıkarılır?
- Pusula iğnesi akımın yönünü doğrudan gösterir.
- Tel kuzey–güney doğrultusunda mıknatıslanır.
- Akım pusula iğnesini elektriksel kuvvetle çeker.
- Dünya'nın manyetik alanı akımla birlikte güçlenir.
- Akım geçen telin çevresinde manyetik alan oluşur.
Doğru cevap: E
Çözüm
1. Akım yokken iğne Dünya'nın alanıyla kuzeyi gösterir; akım varken sapar.
2. Sapmanın tek yeni etkeni telden geçen akımdır; akım iğneye etki eden bir manyetik alan oluşturmuştur.
3. İğne Dünya'nın alanı ile telin alanının bileşkesine yönelir.
Cevap: E. Akım kesilince sapma kaybolur; bu da alanın akımdan kaynaklandığını gösterir.