Kitaptaki Soru Metni ve Verilenler
2. ÜNİTE Uzun iletken bir telin sarmal (helezonik) şekilde bir doğru boyunca sarılmasıyla oluşturulan düzene ğe akım makarası (selenoid) denir (Görsel 2.20). Üzerinden elektrik akımı geçen akım makarasının çevresinde manyetik alan oluşur. Sonlu uzun luktaki bir akım makarasının halkaları birbirine çok yakın şekilde sarılırsa oluşan manyetik alan çizgileri çubuk mıknatısınkine benzer. Dolayısıy la akım makarasının bir ucu mıknatısın N kutbu, diğer ucu S kutbu gibi davranır (Şekil 2.23). Akım makarasının uzunluğu artırıldığında iç kısmındaki manyetik alan düzgün manyetik alana benzeme ye başlarken dış kısmındaki manyetik alanın şid deti azalır. İdeal akım makarasında akım makarasının uzun luğu, halkaların yarıçapına göre çok fazladır ve halkalar çok sık sarılmıştır. Bu durumda akım ma karasının içindeki manyetik alan her noktada aynı (düzgün), dışındaki manyetik alan ise sıfır kabul edilebilir. İdeal durumdaki akım makarasının için de ve merkez ekseninde oluşan manyetik alanın büyüklüğü; • tel üzerinden geçen akım şiddeti (i) ile doğru, • sarım sayısı (N) ile doğru, • telin ilk ve son sarımı arasındaki yatay uzaklık (L) ile ters, • ortamın manyetik alan katsayısı (K) ile doğru orantılıdır. Üzerinden i büyüklüğünde akım geçen ideal akım makarasının merkez ekse ninde oluşturduğu manyetik alanın büyüklüğünün (B) matematiksel modeli şu şekilde ifade edilir: B = 4 . K . π . i . N L Burada N L birim uzunluktaki sarım sayısıdır. Bazen akım makarası demir, nikel, kobalt gibi mad delerin etrafına sarılabilir. Bu durumda akım ma karasının oluşturduğu manyetik alandan etkilenen madde, mıknatıs özelliği kazanır ve akım makara sının oluşturduğu manyetik alanın büyüklüğünü artırır. Bu düzeneklere elektromıknatıs denir. Elektromıknatısın oluşturduğu manyetik alanın yönü sağ el kuralı ile bulunabilir. Akım çembersel tellerin üzerinde dolaştığı için sağ elin dört parmağı çember sel tel üzerinde ve akımın dönüş yönünde kıvrılır. El bu konumdayken başparmak makaranın içinde olu şan manyetik alanın yönünü gösterir (Şekil 2.24). Görsel 2.20: Akım makarası i i N S i Şekil 2.23: Sık sarılmış sonlu uzunluktaki akım makarasının manyetik alanı modeli Elektromıknatısın ilk ve son sarımları arası yatay uzaklık (L) Sarım sayısı (N) i i B " Şekil 2.24: Elektromıknatısın manyetik alanının sağ el kuralı ile bulunması
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.
