Fizik Dersi 11.Sınıf Ders Kitabı — Sayfa 209 Cevapları

Ders içeriğindeki ideal akım makarası modeline göre alan; i, N ve ortam katsayısı K ile doğru, L ile ters orantılıdır.

1. İstenen: makara eksenindeki alanın akım, sarım sayısı ve uzunlukla ilişkisi.
2. Akım ve sarım sayısı arttıkça alan artar: B ∝ i·N.
3. Makara uzadıkça (N sabitken) alan azalır: B ∝ 1/L.
4. Ortam katsayısı K ile model: B = 4πK·i·N/L.

Kendini kontrol et: Modelde i veya N iki katına çıkınca B iki katına çıkıyor, L iki katına çıkınca B yarıya iniyor mu?

Sağ el kuralına göre akım yönü ters dönünce alan yönü de ters döner.

1. Akım makarasında manyetik alanın yönü, sarımlardan geçen akımın yönüne bağlı olarak sağ el kuralıyla bulunur.
2. Akım yönü tersine çevrildiğinde sağ elin dört parmağı ters yönde sarılır ve başparmak zıt yönü gösterir.
3. Böylece makaranın kutupları ve manyetik alanın yönü değiştiğinden ifade doğrudur.

Kendini kontrol et: Sağ elin dört parmağını ters yönde sardığında başparmağın zıt tarafı gösteriyor mu?

Modeldeki formülde yarıçap yoktur; ideal makarada alan yarıçaptan bağımsızdır.

1. Sık sarımlı ve boyu yarıçapına göre çok uzun (ideal) akım makarası için B = 4πK·i·N/L modelini incele.
2. Bağıntıda yalnız ortam katsayısı K, akım şiddeti i, sarım sayısı N ve makara boyu L yer alır; yarıçap bulunmaz.
3. İdeal makarada alan şiddeti halka yarıçapına bağlı olmadığından ifade yanlıştır.

Kendini kontrol et: Ulaştığın B = 4πK·i·N/L matematiksel modelinde makara yarıçapı (r) değişkeni yer alıyor mu?

B, i ile doğru orantılıdır; i 3 katına çıkınca B de 3 katına çıkar.

1. Verilen: akım i'den 3i'ye çıkıyor; N ve L sabit.
2. Makara modelinde B = 4πK·i·N/L, yani B akımla doğru orantılıdır.
3. Yeni alan: 4πK·(3i)·N/L = 3B.

Kendini kontrol et: Yeni manyetik alanın ilk alana oranını B'/B = (3i)/i biçiminde yazdığında sonuç 3 çıkıyor mu?

B ∝ N/L olduğundan oran 4N/2L = 2·(N/L) olur.

1. Verilen: boy L'den 2L'ye, sarım sayısı N'den 4N'ye çıkıyor; akım sabit.
2. Model: B = 4πK·i·N/L, yani B ∝ N/L.
3. Yeni oran: 4N/2L = 2·(N/L).
4. Böylece merkez eksendeki yeni manyetik alan B' = 2B olur, yani 2 katına çıkar.

Kendini kontrol et: Birim uzunluktaki sarım sayısı N/L iken 4N/(2L) olduğunda önceki değerin 2 katı oluyor mu?

Dört parmak akım yönünü gösterecek şekilde sağ el kavranınca başparmak makara içindeki alan yönünü (N ucunu) gösterir. Çizim öğrenci işidir.

1. Şekil I'deki çubuk mıknatısa benzer biçimde makara içinde eksene paralel, dışarıda uçtan uca kıvrılan kapalı alan çizgileri çiz.
2. Alan çizgilerinin çıktığı ucu N, girdiği ucu S kutbu kabul ederek çizgilerin makara içinde S'den N'ye yöneldiğini göster.
3. Sağ elin başparmağı makara içindeki manyetik alan yönünü (N ucunu) gösterecek biçimde makarayı kavra.
4. Bükülen dört parmağın yönünü izleyerek sarımlar üzerindeki akım yönünü oklarla Şekil II üzerine işaretle.

Kabul edilebilir başka cevaplar: Üst uç N, alt uç S seçilerek içeride yukarı yönlü alan ve uyumlu akım çizimi (Sağ el başparmağı yukarıyı gösterecek biçimde dört parmak sarım üzerindeki akım yönüyle uyumlu çizildiğinde geçerlidir.) · Alt uç N, üst uç S seçilerek içeride aşağı yönlü alan ve ters akım çizimi (Sağ el başparmağı aşağıyı gösterecek biçimde akım yönü alan yönüyle tutarlı gösterildiğinde geçerlidir.)

Kendini kontrol et: Sağ elin dört parmağını çizdiğin akım yönünde sardığında başparmağın makara içindeki alan oklarının yönünü gösteriyor mu?

Alan çizgileri birbirine paralel olduğundan makara içindeki alan düzgündür; her noktada büyüklüğü aynıdır.

1. Soruda sık sarımlı ve çok uzun makara içindeki manyetik alan çizgilerinin birbirine paralel olduğu bilgisini dikkate al.
2. Birbirine paralel ve eşit aralıklı manyetik alan çizgileri, o bölgede düzgün manyetik alan oluştuğunu gösterir.
3. Düzgün manyetik alanda her noktadaki şiddet aynı olduğundan makara içindeki herhangi iki noktada manyetik alan büyüklükleri eşittir.

Kendini kontrol et: Makara içindeki alan çizgileri paralel ve sıklığı her yerde aynı olduğuna göre iki noktanın alan büyüklüğü farklı olabilir mi?

B akım şiddeti ile doğru orantılıdır.

1. Akım makarasının merkez eksenindeki manyetik alan bağıntısını hatırla: B = 4πK·i·N/L.
2. Bağıntıda manyetik alan büyüklüğü B, akım şiddeti i ile doğru orantılıdır.
3. Diğer değişkenler sabitken akım şiddeti artırıldığında manyetik alan büyüklüğü de artacağından ifade doğrudur.

Kendini kontrol et: B = 4πK·i·N/L bağıntısında i değerini büyüttüğünde B değeri de büyüyor mu?

B, L ile ters orantılıdır; uzunluk artarsa alan azalır.

1. B = 4πK·i·N/L bağıntısında sarım sayısı N ve akım i sabitken B, uzunluk L ile ters orantılıdır.
2. N sabit tutulup makara uzunluğu L artırılırsa sarımlar seyrekleşir ve birim uzunluktaki sarım sayısı azalır.
3. Bu durumda manyetik alan büyüklüğü artmaz, azalır; dolayısıyla ifade yanlıştır.

Kendini kontrol et: Aynı sarım sayısını daha uzun boya yaydığında N/L oranı küçülüyor mu?

B, N ile doğru orantılıdır; sarım sayısı artarsa alan artar.

1. B = 4πK·i·N/L bağıntısına göre uzunluk L ve akım i sabitken manyetik alan, sarım sayısı N ile doğru orantılıdır.
2. Sabit boyda sarım sayısı artırıldığında her halkadan gelen manyetik alan katkısı toplanarak toplam alanı büyütür.
3. Manyetik alan azalmak yerine artacağından verilen ifade yanlıştır.

Kendini kontrol et: Sabit L değerinde N sayısını artırdığında N/L oranı büyüdüğüne göre manyetik alan azalabilir mi?

B, N/L ile doğru orantılıdır.

1. Birim uzunluktaki sarım sayısı N/L oranıyla ifade edilir.
2. Makaranın alan bağıntısı B = 4πK·i·(N/L) biçiminde yazıldığında B, N/L oranıyla doğru orantılıdır.
3. Akım sabitken birim uzunluktaki sarım sayısı artırılırsa manyetik alan büyüklüğü de artar; ifade doğrudur.

Kendini kontrol et: B = 4πK·i·(N/L) formülünde N/L oranı büyüdüğünde B değeri de artıyor mu?