11. Sınıf Fizik · 2. Ünite: Elektrik ve Manyetizma

Manyetik Kuvvet ve Elektrik Motorları

Elektrikli süpürge, vantilatör, tren ve elektrikli araçlardaki motorlar aynı ilkeyle çalışır: manyetik alan içindeki akım taşıyan tele bir kuvvet etki eder. Bu konuda akım geçen düz tele etkiyen manyetik kuvvetin hangi etkenlere bağlı olduğunu keşfedecek, F = B·i·ℓ·sinθ modelini kullanarak problemler çözecek ve aynı kuvvetin dikdörtgen bir çerçeveyi nasıl döndürüp elektrik motorunu çalıştırdığını açıklayacaksın.

Kazanımlar

Konu anlatımı

  1. Alan içinde akım taşıyan tele kuvvet etkir

  2. Kuvvetin yönü: sağ el kuralı

  3. Keşif: kuvvet neye bağlı?

  4. Çözümlü örnekler

  5. Dikdörtgen çerçeve ve tork

  6. Elektrik motoru

  7. Simülasyonda dene

  8. Sık yapılan hatalar ve kavram yanılgıları

Anahtar terimler

Manyetik kuvvet
Manyetik alan içinde akım taşıyan tele (ya da başka bir mıknatısa) etkiyen kuvvet; F = B·i·ℓ·sinθ.
Tesla (T)
Manyetik alanın SI birimi; 1 T = 1 N/(A·m).
Sağ el kuralı (kuvvet)
Başparmak akım, dört parmak alan yönündeyken avuç içinin kuvvetin yönünü gösterdiği kural.
Tork
Bir kuvvet çiftinin bir cismi bir eksen etrafında döndürme etkisi.
Dikdörtgen çerçeve
Manyetik alanda akımla dönen, motorun dönen parçasının basit modeli.
Komütatör (yarım halka)
Çerçevedeki akımın yönünü her yarım turda ters çevirerek dönmenin aynı yönde sürmesini sağlayan düzenek.
Fırça
Komütatöre sürtünüp akımı çerçeveye taşıyan sabit kontak.
Elektrik motoru
Manyetik alandaki akım taşıyan çerçevenin dönmesinden yararlanarak elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren makine.

Örnek soru

Düzgün bir manyetik alan içindeki akım taşıyan düz bir tele hangi durumda manyetik kuvvet etkimez?

  1. Tel alan çizgilerine dik olduğunda
  2. Telden geçen akım çok büyük olduğunda
  3. Manyetik alan çok büyük olduğunda
  4. Tel alan çizgilerine paralel olduğunda
  5. Tel ile alan arasındaki açı 90° olduğunda

Doğru cevap: D

Çözüm

1. Kuvvet $F = B\,i\,\ell\,\sin\theta$ ile verilir.
2. Tel alana paralelse $\theta = 0°$ ve $\sin\theta = 0$: $F = 0$.
3. Dikken ($\theta = 90°$) $\sin\theta = 1$ ve kuvvet en büyüktür; akım ya da alan büyüdükçe de kuvvet artar.
Cevap: D. Kuvveti yalnızca alana dik bileşen oluşturur.

11. Sınıf Fizik: tüm konular