Kitaptaki Soru Metni ve Verilenler
2. ÜNİTE Mıknatıslar, çevrelerinde doğal olarak bir manyetik alan oluş turur. Elektrik akımı da bulunduğu ortamda manyetik alan oluşturma özelliğine sahiptir. Bu olgu, ilk kez 1820 yılında Da nimarkalı fizikçi Hans Christian Ørsted tarafından deneysel olarak gözlemlenmiştir. Ørsted, üzerinden elektrik akımı ge çen iletken bir telin yakınında bulunan pusula iğnesinin yön değiştirdiğini fark etmiş ve elektrik ile manyetizma arasında bir ilişki olduğunu ortaya koymuştur. Bu fiziksel olay, basit bir düzenekle deneysel olarak da gözlemlenebilir. Üzerinden akım geçen düz iletken bir telin çevresine demir tozları ser pilirse bu toz parçacıkları telin etrafında çembersel desenler oluşturarak hizalanır (Şekil 2.18). Bu hizalanma, telin etrafın daki manyetik alan çizgilerinin varlığını kanıtlar. Üzerinden akım geçen sonsuz uzunluktaki düz iletken telin etrafındaki bir noktada oluşan manyetik alanın büyüklüğü; • tel üzerinden geçen akımın büyüklüğü (i) ile doğru, • tele olan dik uzaklık (d) ile ters, • ortamın manyetik alan katsayısı (K) ile doğru orantılıdır. Şekil 2.19’da gösterilen ve üzerinden i büyüklüğünde akım geçen sonsuz uzunluktaki düz iletken tele d kadar dik uzaklıktaki L noktasında oluşan man yetik alanın büyüklüğü matematiksel olarak şu şekilde modellenir: 2 . i d B = K . Matematiksel modeldeki K telin bulunduğu ortamın manyetik alan katsayısıdır. Ortamın manyetik alanı kuvvetlendirme ve zayıflatma özelliği manyetik geçir genlik olarak tanımlanır. Manyetik alan katsayısı, ortamın manyetik geçirgenliği [mü (μ)] ile doğru orantılıdır. Boşluğun manyetik geçirgenliği μ0 olarak ifade edilir. Üzerinden akım geçen düz iletken telin etrafında oluşturduğu manyetik alan çizgileri, teli saran çemberler şeklinde modellenir. Yarıçapı aynı olan çember ler üzerindeki her noktada manyetik alanın büyüklüğü aynıdır. Bir çember üzerindeki manyetik alanın yönü sağ el kuralı ile bulunur. Sağ el ku ralına göre tel avuç içinde olacak ve sağ elin başparmağı düz iletken tel üzerin de akımın yönünü gösterecek şekilde konumlandırılır. El bu konumdayken dört parmağın kıvrılma yönü manyetik alanın dolanım yönünü gösterir (Şekil 2.20). Şekil 2.20: Manyetik alanın yönünün sağ el kuralı ile bulunması Manyetik Alan Katsayısı (K) Havanın manyetik ge çirgenliği boşluğun kine çok yakın olduğu için hava ve boşluk ortamının manyetik geçirgenlikleri eşit kabul edilebilir. Bu sebeple hava ve boşluk ortamları için manyetik alan katsayısı K = μ0 4π ile ifade edilir. İletken tel İletken tel Manyetik alanın dolanım yönü Manyetik alanın dolanım yönü Elektrik akımı Elektrik akımı Şekil 2.18: Manyetik alanın etkisi ile demir tozları nın hizalanması (temsilî) Şekil 2.19: Üzerinden akım geçen sonsuz uzunluktaki düz iletken tele d kadar uzaklıktaki L noktası i d L
Ayrıntılı Adım Adım Çözüm
1. Adım (Fiziksel İlkelerin Tespiti): Soruda verilen fiziksel büyüklükler (kütle, kuvvet, enerji, dalga boyu vb.) SI birim sistemine göre düzenlenir.
2. Adım (Formül ve Bağıntıların Uygulanması): İlgili konunun temel fizik yasası (Newton Kanunları, enerji korunumu, Ohm Yasası veya dalga denklemleri) seçilerek değerler yerine konulur.
3. Adım (Birim Analizi ve Çıkarım): Vektörel yön ve skaler büyüklükler kontrol edilerek neticeye ulaşılır.
