Manyetik Alanda Üzerinden Akım Geçen Dikdörtgen Telin Bir Eksen Etrafında Dönmesi

Öğrenme çıktıları

Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.

• FİZ.11.2.9Manyetik alanda akım geçen düz bir tele etki eden kuvvet ile ilgili deneyimini elektrik motorlarının çalışma prensibine yansıtabilme

  • a) Manyetik alanda akım geçen düz bir tele etki eden kuvvet ile ilgili deneyimini gözden geçirir.
  • b) Deneyimine dayalı olarak manyetik alanda akım geçen dikdörtgen telin bir eksen etrafında dönmesi hakkında çıkarım yapar.
  • c) Yaptığı çıkarımları elektrik motorlarının çalışma prensibi açısından değerlendirir.

1. Kolay

   1Bir motor modelinde Selin, akım geçen çerçeveyi elle yavaşça döndürerek her konumda çerçeveye etki eden döndürme etkisini gözlüyor. Çerçevenin düzlemi alan çizgilerine dik geldiğinde döndürme etkisinin sıfır olduğunu ve çerçevenin bu konumda kendiliğinden durmaya yöneldiğini fark ediyor. Çerçevenin bu konumuna ne ad verilir?

   • AA) Tepe konumu
   • BB) Kritik konum
   • CC) Kutup konumu
   • DD) Denge konumu
   • EE) Sınır konumu
   Cevabı göster

   Doğru cevap: D) Denge konumu

   Çerçeve düzlemi alana dik olduğunda kenarlara etki eden kuvvetler aynı doğrultu üzerinde kalır ve döndürme etkisi sıfır olur; bu konuma denge konumu denir. "Kritik konum" sözcüğü akla yatkın gelse de motor bağlamında kullanılan terim değildir; çerçeve bu konumu ancak eylemsizliği ve komütatör sayesinde geçer.

   Hata mı var? Düzeltme öner

2. Kolay

   2Hibrit bir otomobilde sürücü fren pedalına bastığında tekerleklere bağlı elektrik motoru, aracın hareketiyle döndürülmeye devam eder. Bu sırada göstergede akünün şarj olduğu görülür ve araç yavaşlar. Frenleme sırasında motorun gördüğü işlevle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

   • AA) Aküden fazladan akım çekerek tekerlekleri kilitler.
   • BB) Mıknatısı tekerleği çekerek doğrudan durdurur.
   • CC) Hareket enerjisinin tamamını ısıya dönüştürür.
   • DD) Jeneratör gibi çalışarak hareket enerjisini elektrik enerjisine çevirir.
   • EE) Akım üretmeden yalnızca sürtünme kuvveti oluşturur.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: D) Jeneratör gibi çalışarak hareket enerjisini elektrik enerjisine çevirir.

   Döndürülen bobin manyetik alanda olduğu için içinde indüksiyon akımı oluşur; motor bu sırada jeneratör gibi çalışarak aracın hareket enerjisini elektrik enerjisine çevirir ve aküyü doldurur. Enerjinin yalnızca ısıya dönüştüğünü düşünmek klasik sürtünmeli frenin işleyişidir; burada akünün şarj olması enerjinin elektriğe aktarıldığını gösterir.

   Hata mı var? Düzeltme öner

3. Kolay

   3Okul atölyesinde düzgün manyetik alana yerleştirilmiş dikdörtgen bir tel çerçeveden akım geçiriliyor. Çerçevenin alana dik duran karşılıklı iki kenarında akım birbirine zıt yönlerde akıyor ve çerçeve bir eksen etrafında dönmeye başlıyor. Bu iki kenara etki eden manyetik kuvvetler için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

   • AA) Aynı yönlüdür ve çerçeveyi öteler.
   • BB) Birbirini dengeler, çerçeveyi durgun tutar.
   • CC) Zıt yönlüdür ve bir kuvvet çifti oluşturur.
   • DD) Biri sıfır, diğeri en büyük değerdedir.
   • EE) Zıt yönlüdür ve çerçeveyi alandan dışarı iter.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Zıt yönlüdür ve bir kuvvet çifti oluşturur.

   Karşılıklı kenarlarda akımlar zıt yönlü olduğundan kuvvetler de zıt yönlüdür; farklı doğrultular üzerinde etki ettikleri için çerçeveyi döndüren bir kuvvet çifti oluştururlar. Zıt kuvvetlerin her zaman birbirini dengeleyip cismi durgun tutacağını düşünmek, döndürme etkisini gözden kaçırmaktır.

   Hata mı var? Düzeltme öner

4. Kolay

   4Burak, pille çalışan küçük bir masa vantilatörünü söküyor ve pil yuvasından gelen tellerin bir mıknatısın içinde dönen bobine bağlı olduğunu görüyor. Pil takılınca bobin dönüyor ve pervaneyi döndürüyor. Vantilatörün içindeki elektrik motoru hangi enerji dönüşümünü gerçekleştirir?

   • AA) Hareket enerjisini elektrik enerjisine
   • BB) Isı enerjisini elektrik enerjisine
   • CC) Kimyasal enerjiyi ışık enerjisine
   • DD) Elektrik enerjisini kimyasal enerjiye
   • EE) Elektrik enerjisini hareket enerjisine
   Cevabı göster

   Doğru cevap: E) Elektrik enerjisini hareket enerjisine

   Motor, pilin sağladığı elektrik enerjisini bobinin dönme hareketine, yani hareket (kinetik) enerjisine dönüştürür. Ters dönüşüm, yani hareketten elektrik elde etmek jeneratörün işidir; yapıları benzediği için motor ile jeneratör sıkça karıştırılır.

   Hata mı var? Düzeltme öner

5. Kolay

   5Düzgün manyetik alandaki dikdörtgen bir çerçevenin alana dik duran iki karşılıklı kenarına, eşit büyüklükte ve zıt yönlü iki kuvvet etki ediyor. Bu kuvvetler aynı doğru üzerinde değildir. Bu kuvvetlerin çerçeveye etkisi nedir?

   • AA) Çerçeveyi tek yönde ötelerler.
   • BB) Çerçeveyi alan yönünde hızlandırırlar.
   • CC) Birbirini yok ettikleri için hiçbir etki yapmazlar.
   • DD) Çerçeveyi uzatıp kırarlar.
   • EE) Kuvvet çifti oluşturup çerçeveyi bir eksen etrafında döndürürler.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: E) Kuvvet çifti oluşturup çerçeveyi bir eksen etrafında döndürürler.

   Eşit, zıt yönlü ve aynı doğrultuda olmayan iki kuvvet kuvvet çifti oluşturur; bileşke kuvvet sıfır olsa da döndürme etkisi vardır. Kuvvetlerin birbirini tamamen yok ettiğini düşünmek dönmeyi açıklayamaz.

   Hata mı var? Düzeltme öner

6. Kolay

   6Düzgün alandaki dikdörtgen bir çerçevenin düzlemi alan çizgilerine paralel duruyor. Bu konumda çerçevenin alan çizgilerine paralel uzanan iki kenarına etki eden manyetik kuvvet için ne söylenebilir?

   • AA) En büyük değerindedir.
   • BB) Öbür kenarlardakinin yarısıdır.
   • CC) Sıfırdır.
   • DD) Alan yönündedir.
   • EE) Akım yönündedir.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Sıfırdır.

   Alana paralel duran tele manyetik kuvvet etki etmez, çünkü sinθ = 0'dır. Döndürme etkisini bu konumda yalnız alana dik kenarlardaki kuvvetler oluşturur.

   Hata mı var? Düzeltme öner

7. Kolay

   7Bir motor modelinde çerçeve saat yönünde dönüyor. Öğretmen, akımın yönünü değiştirmeden mıknatısın kutuplarını yer değiştiriyor. Çerçevenin dönme yönü için ne beklenir?

   • AA) Saat yönünde dönmeyi sürdürür.
   • BB) Saat yönünün tersine döner.
   • CC) Durur ve bir daha dönmez.
   • DD) Dönme hızı iki katına çıkar.
   • EE) Çerçeve alan yönünde ötelenir.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: B) Saat yönünün tersine döner.

   Alanın yönü ters dönünce kenarlara etki eden kuvvetler de ters döner; çerçeve öbür yönde döner. Kutupların yer değiştirmesinin hızı artırdığını düşünmek yanlıştır.

   Hata mı var? Düzeltme öner

8. Kolay

   8Dikdörtgen bir çerçeve düzgün manyetik alanda, düzlemi alana paralelken serbest bırakılıyor ve dönmeye başlıyor. Aşağıdakilerden hangisi çerçeveye etki eden döndürme etkisini artırır?

   • AA) Çerçevedeki akımı azaltmak
   • BB) Mıknatısları uzaklaştırarak alanı zayıflatmak
   • CC) Çerçevenin alana dik kenarlarını uzatarak çerçeve alanını büyütmek
   • DD) Sarım sayısını azaltmak
   • EE) Çerçeveyi yalıtkan bir telle yapmak
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Çerçevenin alana dik kenarlarını uzatarak çerçeve alanını büyütmek

   Alana dik kenarlar uzayınca bu kenarlara etki eden kuvvet artar ve çerçeve alanı büyür; döndürme etkisi artar. Akımı ya da alanı azaltmak etkiyi düşürür.

   Hata mı var? Düzeltme öner

9. Kolay

   9Bir öğrenci oyuncak bir motorun daha zayıf dönmesini istiyor. Aşağıdaki değişikliklerden hangisi döndürme etkisini azaltır?

   • AA) Daha güçlü bir mıknatıs kullanmak
   • BB) Çerçeveden geçen akımı artırmak
   • CC) Sarım sayısını artırmak
   • DD) Mıknatısı daha zayıf bir mıknatısla değiştirmek
   • EE) Çerçevenin alanını büyütmek
   Cevabı göster

   Doğru cevap: D) Mıknatısı daha zayıf bir mıknatısla değiştirmek

   Döndürme etkisi akım, alan, sarım sayısı ve çerçeve alanıyla artar; alanı zayıflatmak etkiyi azaltır. Öbür seçenekler döndürme etkisini artırır.

   Hata mı var? Düzeltme öner

10. Kolay

    10Bir gazete haberinde, fosil yakıtlı araçların içten yanmalı motorlarının veriminin yaklaşık %25, elektrikli araç motorlarının ise elektrik enerjisinin yaklaşık %90'ını hareket enerjisine dönüştürebildiği yazıyor. Habere göre hangi yargı doğrudur?

    • AA) İki motor türünün verimi eşittir.
    • BB) Elektrik motoru enerjiyi daha verimli harekete çevirir.
    • CC) İçten yanmalı motor daha verimlidir.
    • DD) Elektrik motoru hiç enerji kaybetmez.
    • EE) İçten yanmalı motor enerjinin %90'ını kaybeder.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) Elektrik motoru enerjiyi daha verimli harekete çevirir.

    Elektrik motoru enerjinin yaklaşık %90'ını, içten yanmalı motor yaklaşık %25'ini harekete dönüştürür. %90 verim kaybın sıfır olduğu anlamına gelmez.

    Hata mı var? Düzeltme öner

11. Kolay

    11Ders kitabındaki etkinlikte bir pil, bakır tel ve küçük mıknatıslarla basit bir motor yapılıyor. Tel çerçevenin dönmesi için aşağıdakilerden hangisi gereklidir?

    • AA) Yalnız mıknatıs
    • BB) Yalnız pil
    • CC) Çerçevenin ısıtılması
    • DD) Çerçevenin yalıtkan olması
    • EE) Alan içindeki çerçeveden akım geçmesi
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) Alan içindeki çerçeveden akım geçmesi

    Dönmeyi sağlayan, alan içindeki akımlı kenarlara etki eden manyetik kuvvetlerdir; bunun için hem akım hem alan gerekir. Yalnız birinin bulunması dönme oluşturmaz.

    Hata mı var? Düzeltme öner

12. Kolay

    12Tek sarımlı bir çerçevenin alana dik duran 0,3 m'lik kenarına 0,5 T'lık düzgün alanda 0,6 N kuvvet etki ediyor. Çerçeveden geçen akım kaç A'dir?

    • AA) 4
    • BB) 2
    • CC) 0,09
    • DD) 9
    • EE) 1
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) 4

    i = F / (B · L) = 0,6 / (0,5 · 0,3) = 4 A olur. Değerleri çarpan öğrenci 0,09 gibi anlamsız bir sonuç bulur.

    Hata mı var? Düzeltme öner

13. Kolay

    13Bir gazete haberinde elektrikli araçların yaygınlaşmasının nedenleri sıralanıyor. Aşağıdakilerden hangisi fosil yakıtlı araçların yerini elektrikli araçların almasının nedenlerinden biri değildir?

    • AA) Fosil yakıtların sınırlı olması
    • BB) Fosil yakıtların küresel ısınmaya katkı yapması
    • CC) Elektrik motorlarının hiç bakım gerektirmemesi
    • DD) Elektrik motorunun veriminin yüksek olması
    • EE) Fosil yakıtların çevre kirliliğine yol açması
    Cevabı göster

    Doğru cevap: C) Elektrik motorlarının hiç bakım gerektirmemesi

    Haberde fosil yakıtların sınırlı olması, iklim değişikliği ve kirlilik ile elektrik motorlarının yüksek verimi neden olarak geçer. Motorların hiç bakım istemediği bilgisi metinde yoktur.

    Hata mı var? Düzeltme öner

14. Kolay

    14Bir doğru akım motorunda komütatörün (yarık halka) yanında, ona sürtünerek temas eden fırçalar bulunur. Fırçaların görevi nedir?

    • AA) Çerçeveyi soğutmak
    • BB) Çerçevenin dönmesini frenlemek
    • CC) Mıknatısın alanını artırmak
    • DD) Akımı dönen komütatöre iletmek
    • EE) Akımı ısıya dönüştürmek
    Cevabı göster

    Doğru cevap: D) Akımı dönen komütatöre iletmek

    Fırçalar sabit durur ve dönen komütatöre sürtünerek akımın çerçeveye ulaşmasını sağlar. Akımın yönünü yarım turda bir değiştiren komütatördür, fırçalar yalnız temas sağlar.

    Hata mı var? Düzeltme öner

15. Kolay

    15Bir öğrenci evdeki aletlerden hangilerinde elektrik motoru bulunduğunu araştırıyor. Aşağıdakilerden hangisinde elektrik motoru bulunması beklenmez?

    • AA) Kalem pilli basit el feneri
    • BB) Elektrikli süpürge
    • CC) Matkap
    • DD) Çamaşır makinesi
    • EE) Saç kurutma makinesi
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) Kalem pilli basit el feneri

    Basit el fenerinde elektrik enerjisi ışığa dönüşür; dönen bir parça yoktur. Öbür aletlerde fan, tambur ya da uç dönmesi için elektrik motoru kullanılır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

16. Kolay

    16Bir öğrenci, elektrik motorunun hangi enerji dönüşümünü yaptığını, jeneratörünkiyle karşılaştırarak yazıyor. Hangi eşleştirme doğrudur?

    • AA) Motor: hareket → elektrik; jeneratör: elektrik → hareket
    • BB) Motor ve jeneratör: hareket → hareket
    • CC) Motor ve jeneratör: elektrik → ısı
    • DD) Motor: elektrik → ışık; jeneratör: ışık → elektrik
    • EE) Motor: elektrik → hareket; jeneratör: hareket → elektrik
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) Motor: elektrik → hareket; jeneratör: hareket → elektrik

    Motor elektrik enerjisini hareket enerjisine, jeneratör ise hareket enerjisini elektrik enerjisine çevirir. İki dönüşümü ters yazmak sık yapılan bir karışıklıktır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

17. Kolay

    17d'Arsonval galvanometresinde mıknatısın kutupları arasındaki bobine bir ibre bağlıdır. Bobinden akım geçince manyetik kuvvetlerin döndürme etkisiyle bobin ve ibre dönmeye başlar; ibre kısa süre sonra ölçeğin belirli bir çizgisinde durur ve ölçülen değer buradan okunur. İbrenin dönmeyi sürdürmek yerine belirli bir çizgide durmasını sağlayan parça ve bu parçanın etkisi aşağıdakilerden hangisidir?

    • AA) Yay; ibre döndükçe gerilerek dönmeye ters yönde etki yapar.
    • BB) Mıknatıs; ibre döndükçe bobindeki akımı kendiliğinden keser.
    • CC) Komütatör; her yarım turda bobindeki akımın yönünü değiştirir.
    • DD) Fırçalar; ibre dönmeye başlayınca bobine giden akımı azaltır.
    • EE) Ölçek; ibrenin ucuna sürtünerek onu istenen çizgide tutar.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) Yay; ibre döndükçe gerilerek dönmeye ters yönde etki yapar.

    Galvanometrede bobin ve ona bağlı ibre, bobinin ortasından geçen eksen etrafında dönebilir. İbre dönerken yay gerilir ve dönmeye ters yönde etki yaparak ibreyi bir noktada durdurur; değer bu konumda ölçekten okunur. Komütatör ve fırçalar doğru akım motorunda çerçevenin sürekli dönmesini sağlayan parçalardır, galvanometrede ibreyi durduran parça değildir. Mıknatıs akımı kesmez; ölçek yalnız değerin okunduğu bölümdür.

    Hata mı var? Düzeltme öner

18. Kolay

    18Ölçeğinin sıfır çizgisi ortada olan bir galvanometrenin bobininden önce bir yönde 3 mA akım geçiriliyor ve ibre sağa doğru belirli bir miktar sapıyor. Ardından aynı galvanometreden ters yönde, yine 3 mA akım geçiriliyor. İkinci ölçümde ibrenin durumu için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

    • AA) Sapmaz; çünkü yay ibreyi sıfır çizgisinde tutar.
    • BB) Sağa, aynı miktarda sapar; çünkü akımın büyüklüğü değişmemiştir.
    • CC) Sağa, daha az sapar; çünkü ters akım yayı daha çok gerer.
    • DD) Sola, daha çok sapar; çünkü mıknatısın alanı ters akımla güçlenir.
    • EE) Sola, aynı miktarda sapar; çünkü kuvvetlerin yönü akımla birlikte ters döner.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) Sola, aynı miktarda sapar; çünkü kuvvetlerin yönü akımla birlikte ters döner.

    Galvanometrede bobinin mıknatısın alanına dik kenarlarına etki eden manyetik kuvvetlerin yönü, akımın yönüne bağlıdır. Akım ters çevrilince kuvvetler de ters döner ve bobin öteki yöne döner; ibre sola sapar. Akımın büyüklüğü aynı olduğundan döndürme etkisi, dolayısıyla yayın onu dengelediği sapma miktarı da aynıdır. Yay yalnız dönmeye karşı koyar, ibreyi sıfırda tutmaz; mıknatısın alanı bobindeki akımın yönüyle değişmez.

    Hata mı var? Düzeltme öner

19. Orta

    19Bir oyuncak firması, ürettiği doğru akım motorunun daha güçlü dönmesini istiyor. Mühendisler motor üzerinde şu değişiklikleri tartışıyor: I. Çerçeveden geçen akımı artırmak II. Bobinin sarım sayısını artırmak III. Mıknatısın manyetik alanını zayıflatmak Bu değişikliklerden hangileri çerçevenin dönme etkisini artırır?

    • AA) Yalnız I
    • BB) I ve II
    • CC) I ve III
    • DD) II ve III
    • EE) I, II ve III
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) I ve II

    Döndürme etkisi her kenardaki kuvvetle orantılıdır; kuvvet N · B · I · L olduğundan akımı (I) ve sarım sayısını (II) artırmak etkiyi büyütür. Alanı zayıflatmak (III) kuvveti azaltır; mıknatısın zayıflamasının çerçevenin daha serbest dönmesini sağlayacağını düşünmek yanlıştır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

20. Orta

    20Bir elektrikli süpürge motorunun prototipinde 50 sarımlı dikdörtgen bir bobin 0,5 T'lık düzgün manyetik alana yerleştirilmiştir. Bobinin alana dik kenarlarının her biri 0,1 m uzunluğunda ve bobinden geçen akım 2 A'dir. Bobinin bu kenarlarından birine etki eden toplam manyetik kuvvet kaç N'dur?

    • AA) 0,1
    • BB) 2,5
    • CC) 10
    • DD) 25
    • EE) 5
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) 5

    Her sarımın kenarına B · I · L = 0,1 N kuvvet etki eder; 50 sarım için toplam kuvvet 50 · 0,1 = 5 N'dur. 0,1 N, sarım sayısı unutulup tek tel için hesaplanan değerdir.

    Hata mı var? Düzeltme öner