11. Sınıf Fizik · 2. Ünite: Elektrik ve Manyetizma
Manyetik Akı ve İndüksiyon
Bisiklet dinamosu, hidroelektrik santraldeki jeneratör, kablosuz şarj cihazı: hepsinde pil olmadan elektrik üretilir ya da aktarılır. Bunun anahtarı manyetik akıdır. Bir bobinden geçen manyetik akı değişince bobinde gerilim ve akım oluşur. Bu konunun sonunda manyetik akıya etki eden etmenleri belirleyebilecek, indüksiyon geriliminin sarım sayısı, akı değişimi ve süreyle nasıl değiştiğini verilerden çıkarıp yorumlayabileceksin.
Kazanımlar
- FİZ.11.2.10. Manyetik akıya etki eden etmenleri (alan şiddeti, yüzey alanı, yüzeyin alan çizgilerine göre konumu) belirler.
- FİZ.11.2.10. Manyetik akıya etki eden etmenler arasındaki ilişkiyi, yüzeyi geçen alan çizgilerini karşılaştırarak kavramsal olarak yorumlar.
- FİZ.11.2.11. Mıknatıs–bobin deneyinde indüksiyon akımının akının kendisiyle değil akı değişimiyle oluştuğunu açıklar.
- FİZ.11.2.11. Sarım sayısı, akı değişimi ve süre verilerinden indüksiyon geriliminin matematiksel modelini tümevarımla kurar.
- FİZ.11.2.11. Modelden yararlanarak genellemeler yapar ve akı–zaman grafiğinin eğiminden emk'nın büyüklüğünü yorumlar.
Konu anlatımı
Elektrik pil olmadan nasıl üretilir?
Manyetik akı: yüzeyi geçen alan çizgileri
İndüksiyon akımı: akı değişince ne olur?
İndüksiyon geriliminin matematiksel modeli
Çözümlü örnekler
Akı–zaman grafiği ve emk
Sık yapılan hatalar
Anahtar terimler
- Manyetik akı
- Bir yüzeyi dik olarak geçen manyetik alan çizgilerinin çokluğunun ölçüsü; birimi weber (Wb).
- Weber (Wb)
- Manyetik akı birimi; 1 Wb/s'lik akı değişimi 1 V'luk emk oluşturur.
- Elektromanyetik indüksiyon
- Bir devreden geçen manyetik akı değişince devrede emk ve akım oluşması olayı.
- İndüksiyon gerilimi (emk)
- Akı değişimi sonucu bobinin uçları arasında oluşan gerilim; ε = −N·ΔΦ/Δt.
- İndüksiyon akımı
- İndüksiyon geriliminin kapalı devrede oluşturduğu akım; yönü akı değişimine karşı koyar.
- Akı değişim hızı
- ΔΦ/Δt; akı–zaman grafiğinin eğimi. Emk bununla doğru orantılıdır.
- Sarım sayısı
- Bobindeki tel halka sayısı (N); emk N ile doğru orantılıdır.
- Jeneratör
- Mekanik enerjiyi, bobinin manyetik alanda döndürülmesiyle elektrik enerjisine çeviren düzenek.
Örnek soru
Düzgün bir manyetik alanda alan çizgilerine dik duran bir tel halkadan geçen manyetik akıyı değiştirmeyen işlem aşağıdakilerden hangisidir?
- Manyetik alan şiddetini artırmak
- Halkanın yüzey alanını büyütmek
- Halkayı alan çizgilerine dik tutarak düzgün alan içinde başka bir yere taşımak
- Halkayı alan çizgilerine dik konumdan 60° döndürmek
- Halkayı alan çizgilerine paralel konuma getirmek
Doğru cevap: C
Çözüm
Akıyı üç etmen belirler: alan şiddeti, yüzey alanı ve yüzeyin alan çizgilerine göre konumu.
1. Alan şiddeti artarsa çizgiler sıklaşır, halkayı geçen çizgi sayısı artar (A).
2. Alan büyürse halka daha çok çizgi keser (B).
3. Düzgün alanda çizgiler her yerde aynı sıklıktadır; halka dik konumunu koruyarak taşınırsa yüzeyi geçen çizgi sayısı değişmez. Akı değişmez (C).
4. Döndürmek (D) ve paralel konuma getirmek (E) yüzeyi geçen çizgileri azaltır.
En güçlü çeldirici D'dir: konum değişince akı da değişir.