11. Sınıf Fizik · 2. Ünite: Elektrik ve Manyetizma
Akım Makarası ve Elektromıknatıslar
Hurda yığınından arabaları kaldıran vinçler, elektrik zilleri, MR cihazları ve hızlı trenler aynı fikre dayanır: bir telden akım geçirilip tel makaraya sarıldığında güçlü ve kontrol edilebilir bir manyetik alan elde edilir. Bu konuda akım makarasının merkez ekseninde oluşan manyetik alanın sarım sayısına, akıma ve makara boyuna nasıl bağlı olduğunu keşfedecek, modeli hesap yapmadan oranlarla genelleyecek ve elektromıknatısların kullanım alanlarını güvenilir kaynaklardan toplayacaksın.
Kazanımlar
- FİZ.11.2.6. Akım makarasının merkez ekseninde oluşan manyetik alanın sarım sayısına, akıma ve makara boyuna bağlılığını verilerden keşfederek matematiksel olarak modeller.
- FİZ.11.2.6. Makara alanının modelini hesap yapmadan, kat sayılarıyla farklı durumlara genelleyerek alanın nasıl değişeceğini öngörür.
- FİZ.11.2.6. Sağ el kuralıyla akım makarasının kutuplarını ve alan çizgilerinin yönünü belirler.
- FİZ.11.2.7. Elektromıknatısların kullanım alanlarını araştırmak için kaynak belirler, bulduğu bilgilerin doğruluğunu sınar ve kaydeder.
Konu anlatımı
Telden halkaya, halkadan makaraya
Kutupları bulma: sağ el kuralı
Keşif: makaranın merkez ekseninde alan neye bağlı?
Orantıyla genelleme ve çözümlü örnekler
Elektromıknatıs
Kullanım alanları ve bilgi toplama
Simülasyonda dene
Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları
Anahtar terimler
- Akım makarası (bobin)
- Yalıtılmış telin silindir üzerine çok sayıda sarılmasıyla oluşan, akım geçince çubuk mıknatıs gibi davranan düzenek.
- Sarım sayısı (N)
- Makarada telin kaç kez dolandığını gösteren sayı.
- Sarım yoğunluğu
- Birim uzunluğa düşen sarım sayısı (N/ℓ); arttıkça makaranın içindeki alan artar.
- Elektromıknatıs
- Demir gibi ferromanyetik çekirdeği olan akım makarası; mıknatıslığı akımla açılıp kapanır.
- Yumuşak demir
- Mıknatıslanması kolay, mıknatıslığını akım kesilince hızla yitiren ferromanyetik malzeme.
- Sağ el kuralı (makara)
- Dört parmak akımın dolanma yönünde kıvrıldığında başparmağın N kutbunu gösterdiği kural.
- Röle
- Küçük akımlı devre ile büyük akımlı devrenin anahtarını elektromıknatısla uzaktan kontrol eden düzenek.
- Kaynak doğrulama
- Bulunan bilginin en az iki bağımsız ve güvenilir kaynak ve fizik ilkeleriyle karşılaştırılarak sınanması.
Örnek soru
Üzerinden akım geçen bir akım makarası (bobin) için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- Çubuk mıknatıs gibi N ve S kutbu olan bir manyetik alan oluşturur.
- Yalnızca makaranın dışında manyetik alan oluşturur.
- Makaranın içinde alan çizgileri tele dik çemberlerdir.
- Akım kesilse de makara mıknatıs olarak kalır.
- Yalnızca tek bir kutup (N) oluşur.
Doğru cevap: A
Çözüm
1. Makara içinde her halkanın alanı aynı yönde toplanır; alan çizgileri eksene paralel ve sıktır.
2. Dışarıda çizgiler bir uçtan çıkıp diğerine kıvrılır: makara bir çubuk mıknatıs gibi N ve S kutbuna sahiptir.
3. Alan akımla birlikte vardır; akım kesilince kaybolur.
Cevap: A. Tele dik çemberler tek bir düz telin alan çizgileridir; makaranın içinde çizgiler eksene paraleldir.