Manyetik Alanda Üzerinden Akım Geçen Düz Bir Tele Etki Eden Kuvvet

Öğrenme çıktıları

Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.

• FİZ.11.2.8Manyetik alanda akım geçen düz bir tele etki eden kuvvete ilişkin matematiksel modele yönelik tümevarımsal akıl yürütebilme

  • a) Manyetik alanda akım geçen düz bir tele etki eden kuvvetin etmenleri arasındaki keşfettiği ilişkiyi matematiksel olarak modeller.
  • b) Manyetik alanda akım geçen düz bir tele etki eden kuvvete ilişkin matematiksel model üzerinden genelleme yapar.

1. Kolay

   1Bir hoparlörün içinde, mıknatısın oluşturduğu manyetik alanda bulunan bobin tellerinden müzik sinyaline göre akım geçer ve bobin ileri geri itilerek zarı titretir. Teknisyen Can, tellere etki eden kuvvetin yönünü alan ve akım yönleriyle karşılaştırıyor. Can'ın ulaşacağı sonuç aşağıdakilerden hangisidir?

   • AA) Kuvvet manyetik alanla aynı yöndedir.
   • BB) Kuvvet akımla aynı yöndedir.
   • CC) Kuvvet manyetik alana zıt yöndedir.
   • DD) Kuvvet akıma zıt yöndedir.
   • EE) Kuvvet hem alana hem akıma diktir.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: E) Kuvvet hem alana hem akıma diktir.

   Manyetik kuvvet akım ile alanın oluşturduğu düzleme diktir; yönü sağ el kuralıyla bulunur. Kuvvetin alan çizgileri boyunca olacağını düşünmek, manyetik kuvveti elektriksel kuvvete benzetmekten doğan bir yanılgıdır.

   Hata mı var? Düzeltme öner

2. Kolay

   2Eski tip televizyonların tüpünde elektronlar, manyetik alan uygulanan bir bölgeye alana dik olarak girer ve bu bölgede çember yayı çizerek ekranın farklı noktalarına ulaşır. Bu bölgede elektronlara etki eden manyetik kuvvet her an elektronun hızına diktir. Manyetik kuvvet elektronların hareketini nasıl etkiler?

   • AA) Süratini artırır, yönünü değiştirmez.
   • BB) Süratini azaltır, yönünü değiştirmez.
   • CC) Süratini değiştirmez, yönünü değiştirir.
   • DD) Hem süratini hem yönünü değiştirir.
   • EE) Ne süratini ne de yönünü değiştirir.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Süratini değiştirmez, yönünü değiştirir.

   Hıza dik kuvvet iş yapmaz, bu nedenle parçacığın kinetik enerjisi ve sürati değişmez; kuvvet yalnızca hızın yönünü değiştirerek yolu eğer. Yönle birlikte süratin de değişeceğini düşünmek, kuvvetin hareket doğrultusunda bir bileşeni olduğunu varsaymaktır.

   Hata mı var? Düzeltme öner

3. Kolay

   3Ayşe, laboratuvarda iki mıknatısın kutupları arasına ince iletken tellerle bir bakır çubuk asıyor ve çubuktan akım geçirince çubuğun yana doğru savrulduğunu görüyor. Ardından deneyi her seferinde yalnızca bir niceliği değiştirerek tekrarlıyor ve savrulma miktarındaki değişimi not ediyor. Ayşe'nin değiştirdiği niceliklerden hangisi çubuğa etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğünü değiştirmez?

   • AA) Çubuktan geçen akımın şiddeti
   • BB) Mıknatısların oluşturduğu alanın büyüklüğü
   • CC) Çubuğun kütlesi
   • DD) Çubuğun alan içinde kalan uzunluğu
   • EE) Çubuğun alan çizgileriyle yaptığı açı
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Çubuğun kütlesi

   Tele etki eden manyetik kuvvet F = B · I · L · sinθ bağıntısıyla bulunur; kütle bu bağıntıda yer almaz. Kütle çubuğun ne kadar savrulacağını (ivmesini) etkilediği için kuvveti de etkiliyormuş gibi görünebilir; oysa kütle kuvvetin kendisini değil, kuvvetin oluşturduğu hareketi etkiler.

   Hata mı var? Düzeltme öner

4. Kolay

   4Bir parçacık hızlandırıcısının tanıtımında mühendis, düzgün manyetik alan bulunan bir tüpün içine protonları alan çizgileriyle aynı doğrultuda gönderiyor. Ekranda protonların tüp boyunca izlediği yol gösteriliyor. Bu protonlara etki eden manyetik kuvvet için aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

   • AA) Hareket yönündedir; protonları hızlandırır.
   • BB) Hareketlerine zıttır; protonları yavaşlatır.
   • CC) Alabileceği en büyük değerdedir.
   • DD) Sıfırdır; protonlar yollarından sapmaz.
   • EE) Alana dik yöndedir; protonları çembere sokar.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: D) Sıfırdır; protonlar yollarından sapmaz.

   Yüklü parçacığa etki eden manyetik kuvvet F = q · v · B · sinθ'dır; hız alan çizgilerine paralel olduğunda θ = 0° ve sinθ = 0 olur, kuvvet sıfırdır. Kuvvetin en büyük olacağını düşünmek yaygın bir yanılgıdır; en büyük kuvvet hız alana dik olduğunda oluşur.

   Hata mı var? Düzeltme öner

5. Kolay

   5Defne, akım geçen düz bir teli düzgün manyetik alanın çizgileriyle aynı doğrultuda olacak biçimde yerleştiriyor. Telin hiç hareket etmediğini görüyor. Bunun nedeni nedir?

   • AA) Akım çok küçüktür.
   • BB) Tel alana paralel olduğu için manyetik kuvvet sıfırdır.
   • CC) Manyetik alan teli ısıtmıştır.
   • DD) Tel alana paralelken kuvvet en büyüktür ama dengelenmiştir.
   • EE) Telden geçen akım kendiliğinden sıfırlanmıştır.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: B) Tel alana paralel olduğu için manyetik kuvvet sıfırdır.

   F = B · i · L · sinθ bağıntısında θ = 0° olduğundan kuvvet sıfırdır. Kuvvetin en büyük olduğu durum tel alana dikken oluşur.

   Hata mı var? Düzeltme öner

6. Kolay

   6Bir öğrenci, alana dik konmuş bir telden farklı akımlar geçirip kuvveti ölçüyor: Akım (A) | 1 | 2 | 4 Kuvvet (N) | 0,1 | 0,2 | 0,4 Tabloya göre kuvvet ile akım arasındaki ilişki nedir?

   • AA) Kuvvet akımın karesiyle orantılıdır.
   • BB) Kuvvet akımla ters orantılıdır.
   • CC) Kuvvet akımla doğru orantılıdır.
   • DD) Kuvvet akımdan bağımsızdır.
   • EE) Kuvvet akım arttıkça azalır.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: C) Kuvvet akımla doğru orantılıdır.

   Akım 2 ve 4 katına çıkınca kuvvet de 2 ve 4 katına çıkmıştır; bu doğru orantıdır. Kare ilişkisi olsaydı 4 A'de kuvvet 1,6 N olurdu.

   Hata mı var? Düzeltme öner

7. Kolay

   7Türkiye'deki TARLA gibi hızlandırıcı tesislerinde elektron ve proton gibi yüklü parçacıklar elektrik ve manyetik alanlarla hızlandırılıp yönlendirilir. Bu tesislerde manyetik alanın parçacıklar üzerindeki temel görevi nedir?

   • AA) Parçacıkların yollarını bükerek yönlendirmek
   • BB) Parçacıkların yükünü artırmak
   • CC) Parçacıkları durdurmak
   • DD) Parçacıkları nötr hâle getirmek
   • EE) Parçacıkların kütlesini azaltmak
   Cevabı göster

   Doğru cevap: A) Parçacıkların yollarını bükerek yönlendirmek

   Manyetik kuvvet hıza dik olduğundan parçacıkların yolunu büker ve onları yönlendirir. Manyetik alan parçacıkların yükünü ya da kütlesini değiştirmez.

   Hata mı var? Düzeltme öner

8. Kolay

   8Bir grup, akım geçen tele etki eden manyetik kuvvetin telin alan içindeki uzunluğuna bağlılığını sınayacak. Bu deneyde aşağıdakilerden hangisi değiştirilmeli, diğerleri sabit tutulmalıdır?

   • AA) Manyetik alanın büyüklüğü
   • BB) Telden geçen akım
   • CC) Tel ile alan arasındaki açı
   • DD) Telin alan içindeki uzunluğu
   • EE) Mıknatısın türü
   Cevabı göster

   Doğru cevap: D) Telin alan içindeki uzunluğu

   Uzunluğun etkisini görmek için yalnız uzunluk değiştirilir; alan, akım ve açı sabit tutulur. Birden çok değişken değiştirilirse kuvvetteki değişimin nedeni ayırt edilemez.

   Hata mı var? Düzeltme öner

9. Kolay

   9Bir öğrenci, düzgün manyetik alana dik konmuş bir telin alan içindeki uzunluğunu 2 katına çıkarıyor; akım ve alan aynı kalıyor. Tele etki eden manyetik kuvvet nasıl değişir?

   • AA) Değişmez.
   • BB) Yarıya iner.
   • CC) Sıfır olur.
   • DD) 4 katına çıkar.
   • EE) 2 katına çıkar.
   Cevabı göster

   Doğru cevap: E) 2 katına çıkar.

   F = B · i · L bağıntısına göre kuvvet alan içindeki uzunlukla doğru orantılıdır; uzunluk 2 katına çıkınca kuvvet de 2 katına çıkar.

   Hata mı var? Düzeltme öner

10. Kolay

    10Bir deney setinde 0,3 T'lık düzgün manyetik alana dik konmuş bir telin alan içindeki uzunluğu 0,5 m'dir. Telden 2 A akım geçiriliyor. Tele etki eden manyetik kuvvet kaç N'dur?

    • AA) 0,15
    • BB) 1,2
    • CC) 0,6
    • DD) 3
    • EE) 0,3
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) 0,3

    F = B · i · L = 0,3 · 2 · 0,5 = 0,3 N olur. Uzunluğu hesaba katmayan öğrenci 0,6 N bulur.

    Hata mı var? Düzeltme öner

11. Kolay

    11Bir bulut odası deneyinde, aynı düzgün manyetik alana dik giren üç parçacıktan biri yükü olmayan bir nötrondur. Fotoğrafta nötronun izi için hangisi beklenir?

    • AA) Saat yönünde kıvrılır.
    • BB) Sapmadan doğrusal ilerler.
    • CC) Saat yönünün tersine kıvrılır.
    • DD) Alan yönünde hızlanır.
    • EE) Hemen durur.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) Sapmadan doğrusal ilerler.

    Yükü olmayan parçacığa q = 0 olduğu için manyetik kuvvet etki etmez ve yolundan sapmaz. Yüklü parçacıkların kıvrıldığını görüp her parçacığın kıvrılacağını düşünmek yanlıştır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

12. Kolay

    12Bir öğrenci akım geçen teli düzgün bir manyetik alan içinde farklı açılarla tutarak tele etki eden kuvveti ölçüyor. Akım, alan ve telin alandaki uzunluğu değişmiyor. Kuvvet, tel ile alan çizgileri arasındaki açı kaç derece iken en büyüktür?

    • AA) 0
    • BB) 30
    • CC) 90
    • DD) 60
    • EE) 45
    Cevabı göster

    Doğru cevap: C) 90

    Kuvvet sinθ ile orantılıdır ve sinθ en büyük değerine 90°'de ulaşır. 0°'de tel alana paralel olduğu için kuvvet sıfırdır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

13. Kolay

    13Manyetik alandaki bir tele etki eden kuvvetin yönünü gözleyen Emre, akımın şiddetini değiştirmeden yönünü ters çeviriyor. Tele etki eden kuvvet için ne söylenebilir?

    • AA) Büyüklüğü değişmez, yönü ters döner.
    • BB) Büyüklüğü 2 katına çıkar, yönü değişmez.
    • CC) Büyüklüğü ve yönü değişmez.
    • DD) Kuvvet sıfır olur.
    • EE) Büyüklüğü yarıya iner, yönü ters döner.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: A) Büyüklüğü değişmez, yönü ters döner.

    Sağ el kuralında akım yönü ters dönünce avuç içinin gösterdiği kuvvet yönü de ters döner; akım şiddeti aynı olduğundan büyüklük değişmez.

    Hata mı var? Düzeltme öner

14. Kolay

    14Bir manyetik alanda akım geçen tele etki eden kuvveti sağ el kuralıyla bulan Ayşe, kuvvetin alan ve akımla olan doğrultusal ilişkisini not ediyor. Hangi not doğrudur?

    • AA) Kuvvet, alanla aynı yöndedir.
    • BB) Kuvvet, akımla aynı yöndedir.
    • CC) Kuvvet, akıma zıt yöndedir.
    • DD) Kuvvet, alanla akımın tam ortasındadır.
    • EE) Kuvvet hem alana hem akıma diktir.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) Kuvvet hem alana hem akıma diktir.

    Sağ el kuralında dört parmak alanı, başparmak akımı gösterirken avuç içi her ikisine de dik olan kuvvet yönünü verir. Kuvvetin alan yönünde olduğunu düşünmek elektriksel kuvvetle karıştırmaktır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

15. Kolay

    15Yüklü bir parçacık, düzgün bir manyetik alanın içinde hareketsiz duruyor. Bir öğrenci parçacığa etki eden manyetik kuvveti hesaplamak istiyor. Bu kuvvet için ne söylenebilir?

    • AA) Alanın yönündedir.
    • BB) Alana diktir ve en büyük değerindedir.
    • CC) Yalnız negatif yüklüyse sıfırdır.
    • DD) Sıfırdır, çünkü parçacığın hızı yoktur.
    • EE) Parçacığın yükü kadardır.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: D) Sıfırdır, çünkü parçacığın hızı yoktur.

    Manyetik kuvvet F = q · v · B · sinθ olduğundan hız sıfırken kuvvet de sıfırdır. Durgun yüke manyetik alanın kuvvet uyguladığını düşünmek elektrik alanla karıştırmaktır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

16. Kolay

    16Bir laboratuvarda yükü 3 · 10⁻⁶ C olan bir parçacık, 0,5 T'lık düzgün manyetik alana alan çizgilerine dik olarak 2 · 10⁴ m/s hızla giriyor. Parçacığa etki eden manyetik kuvvet kaç N'dur?

    • AA) 1,5 · 10⁻²
    • BB) 3 · 10⁻²
    • CC) 6 · 10⁻²
    • DD) 3 · 10⁻³
    • EE) 1,2 · 10⁻¹
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) 3 · 10⁻²

    F = q · v · B = 3 · 10⁻⁶ · 2 · 10⁴ · 0,5 = 3 · 10⁻² N bulunur. 0,5 çarpanını unutan öğrenci 6 · 10⁻² N bulur.

    Hata mı var? Düzeltme öner

17. Kolay

    17Bir deneyde iki mıknatısın kutupları arasına asılan bakır çubuktan akım geçirildiğinde çubuk yana doğru itiliyor; anahtar açılıp akım kesildiğinde çubuk ilk konumuna dönüyor. Mıknatısların yeri ve çubuğun asıldığı yer deney boyunca değiştirilmiyor. Akım kesilince çubuğa etki eden manyetik kuvvetin ortadan kalkması aşağıdakilerden hangisiyle açıklanır?

    • AA) Akım kesilince mıknatısların kutupları arasındaki manyetik alan da sıfıra iner.
    • BB) Bakır çubuk, akım geçerken demir gibi mıknatıslarca çekilen bir maddeye dönüşür.
    • CC) Kuvvet çubuktaki durgun yüklere etki eder; akım kesilince çubuğun yükü boşalır.
    • DD) Akım kesilince çubuk alan çizgilerine paralel konuma gelir ve kuvvet sıfırlanır.
    • EE) Kuvvet çubukta yönlü hareket eden yüklere etki eder; akım yokken bu hareket yoktur.
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) Kuvvet çubukta yönlü hareket eden yüklere etki eder; akım yokken bu hareket yoktur.

    Manyetik alandaki tele etki eden kuvvet, telin içinde hareket eden yüklü parçacıklara (elektronlara) etki eden manyetik kuvvetten kaynaklanır. Akım, yüklerin yönlü hareketidir; akım kesilince bu yönlü hareket kalmaz ve tele etki eden manyetik kuvvet sıfır olur. Mıknatısların alanı akımdan bağımsızdır ve yerinde durur; bakır, mıknatısın çektiği bir madde değildir; manyetik kuvvet durgun yüklere etki etmez.

    Hata mı var? Düzeltme öner

18. Kolay

    18Eski tip (CRT) bir televizyonda görüntü, hızlandırılan elektronların ekrana çarpmasıyla oluşur. Bir öğrenci ekrana bir mıknatıs yaklaştırdığında, mıknatısın alanında hareket eden elektronlara etki eden manyetik kuvvet elektronların yolunu saptırıyor ve ekrandaki görüntü bozuluyor. Buna göre aşağıdakilerden hangisi görüntüdeki bozulmayı artırır?

    • AA) Aynı mıknatısı ekrandan biraz uzaklaştırmak
    • BB) Mıknatısı tahta bir kutunun içine koymak
    • CC) Mıknatısı daha zayıf bir mıknatısla değiştirmek
    • DD) Mıknatısı daha güçlü bir mıknatısla değiştirmek
    • EE) Mıknatısı ekranın önünde hareketsiz tutmak
    Cevabı göster

    Doğru cevap: D) Mıknatısı daha güçlü bir mıknatısla değiştirmek

    Hareket eden yüklü parçacığa etki eden manyetik kuvvet F = q · v · B · sinθ bağıntısına göre manyetik alanın büyüklüğüyle doğru orantılıdır. Elektronların bulunduğu bölgedeki alan büyüdükçe elektronlar daha çok sapar ve görüntü daha çok bozulur. Daha güçlü bir mıknatıs alanı büyütür. Mıknatısı uzaklaştırmak ya da zayıf bir mıknatıs kullanmak alanı küçültür; tahta kutu alanı artırmaz; mıknatısı hareketsiz tutmak da alanı değiştirmez.

    Hata mı var? Düzeltme öner

19. Orta

    19Elif, bilim şenliği için yaptığı basit motor modelinde 0,8 T büyüklüğündeki düzgün manyetik alana dik yerleştirdiği bir telin alan içindeki uzunluğunu 0,25 m ölçüyor. Telden 6 A akım geçirerek tele etki eden kuvveti dinamometreyle ölçmeden önce hesaplıyor. Elif'in hesaplaması gereken manyetik kuvvet kaç N'dur?

    • AA) 0,6
    • BB) 2,4
    • CC) 4,8
    • DD) 19,2
    • EE) 1,2
    Cevabı göster

    Doğru cevap: E) 1,2

    Alana dik telde F = B · I · L = 0,8 · 6 · 0,25 = 1,2 N'dur. 19,2 sonucu uzunlukla çarpmak yerine bölünerek bulunur; kuvvet tel uzunluğuyla doğru orantılıdır.

    Hata mı var? Düzeltme öner

20. Orta

    20Bir fizik öğretmeni masanın üzerine x–y eksenlerini çiziyor ve masada duran düz bir telden +x yönünde akım geçiriyor. Masanın altındaki güçlü bir mıknatıs, masa düzleminden dışarı doğru (+z yönünde) düzgün bir manyetik alan oluşturuyor. Sağ el kuralına göre tele etki eden manyetik kuvvet hangi yöndedir?

    • AA) +y yönünde
    • BB) −y yönünde
    • CC) +z yönünde
    • DD) −z yönünde
    • EE) +x yönünde
    Cevabı göster

    Doğru cevap: B) −y yönünde

    Sağ elin başparmağı akım yönünü (+x), dört parmağı alan yönünü (+z) gösterecek biçimde tutulduğunda avuç içi −y yönüne bakar; bu, F = I · L × B bağıntısındaki x̂ × ẑ = −ŷ sonucuyla aynıdır. +y cevabı, parmakları alan, başparmağı akım yönünde tutup kuralı ters uygulayınca çıkar.

    Hata mı var? Düzeltme öner