Üniteyi çalışırken
Elektrik-manyetizma sorularında önce alanı oluşturan kaynağı, sonra alandaki cismin yük/akım yönünü ayrı çizimlerle gösterin. Yön kurallarını son aşamada uygulayın.
Elektrik alan, manyetik kuvvet, indüksiyon, alternatif akım ve transformatör AYT fizik kapsamının ana bloklarından biridir.
Coulomb kuvveti ve elektrik alan
Noktasal yükler arasındaki elektriksel kuvvet yüklerin çarpımıyla doğru, uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Elektrik alan, uzaydaki bir noktaya konan pozitif deneme yükünün birim yük başına göreceği kuvvetle tanımlanır ve kaynak yüklerin vektörel katkılarının toplamıdır.
Bilmen gerekenler
- Kuvvet ve alan yönünü yük işaretinden belirlemek
- Süperpozisyonu vektörel uygulamak
- Alan ile elektriksel kuvveti aynı büyüklük sanmamak
Temel bağıntılar
- F = k|q₁q₂|/r²
- E = F/q = k|Q|/r²
İletkenler, elektrostatik denge ve Faraday kafesi
Elektrostatik dengedeki iletkenin içinde elektrik alan sıfır, fazla yük yüzeydedir. Kapalı iletken yüzey dış elektrik alanın iç bölgeye etkisini azaltır; Faraday kafesi yıldırım koruması, kablo ekranlama ve hassas ölçümlerde kullanılır.
Bilmen gerekenler
- İletken içi alan ile yüzeydeki alanı ayırmak
- Sivri uçlarda yük yoğunluğunun artmasını açıklamak
- Kafes etkisinin sınırlarını frekans ve açıklıkla ilişkilendirmek
Mıknatıslar ve akımın manyetik alanı
Manyetik alan çizgileri kapalı eğrilerdir; dışarıda kuzeyden güneye yönelir. Akım geçen düz tel ve akım makarası çevresinde manyetik alan oluşur; yön sağ el kuralıyla, büyüklük akım ve geometrik değişkenlerle belirlenir.
Bilmen gerekenler
- Manyetik alan çizgilerinin kesişmediğini bilmek
- Sağ el kuralını akım yönüne göre uygulamak
- Akım makarasını elektromıknatıs olarak yorumlamak
Temel bağıntılar
- Uzun düz tel: B = μI/(2πr)
- İdeal solenoid: B = μnI
Manyetik kuvvet
Manyetik alandaki hareketli yüke etki eden kuvvet hız ve alana diktir; bu nedenle tek başına parçacığın süratini değil yönünü değiştirir. Akım taşıyan teldeki kuvvet motorların dönme torkunun temelini oluşturur.
Bilmen gerekenler
- Pozitif-negatif yük için yönü ters çevirmek
- Paralel hareket durumunda kuvvetin sıfır olduğunu görmek
- Manyetik kuvvetin iş yapmamasını enerjiyle açıklamak
Temel bağıntılar
- F = qvBsinθ
- Tel için F = BILsinθ
Manyetik akı ve elektromanyetik indüksiyon
Bir yüzeyden geçen manyetik alanın ölçüsü manyetik akıdır. Akı zamanla değiştiğinde devrede indüksiyon emk'sı oluşur; Lenz yasası indüksiyon akımının değişime karşı koyacak yönde olduğunu belirler ve enerji korunumunu yansıtır.
Bilmen gerekenler
- Alan büyüklüğü, yüzey alanı ve açı değişimlerini ayrı görmek
- Lenz yasasında karşı olunanın alan değil akı değişimi olduğunu bilmek
- Hareket emk'sı ile akı değişimini ilişkilendirmek
Temel bağıntılar
- Φ = B·A·cosθ
- ε = -N·ΔΦ/Δt
Motor, jeneratör ve alternatif akım
Motor elektrik enerjisini mekanik enerjiye, jeneratör mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. Alternatif akımın yönü ve büyüklüğü periyodik değişir; elektrik şebekesinde gerilim dönüşümüne uygun olması iletim açısından önemlidir.
Bilmen gerekenler
- Motor ve jeneratörde giriş-çıkış enerjilerini ayırmak
- İndüksiyonun jeneratördeki rolünü açıklamak
- Doğru ve alternatif akımı grafikle karşılaştırmak
Transformatörler ve enerji iletimi
Transformatör değişen manyetik akı yoluyla alternatif gerilimi yükseltir veya düşürür. İdeal durumda güç korunur; gerilim yükseltilince aynı güç için akım azalır ve iletim hatlarındaki I²R kaybı küçülür.
Bilmen gerekenler
- Sarım sayısı-gerilim oranını kullanmak
- Gerilim artarken akımın ideal durumda azalmasını görmek
- Transformatörün doğru akımda sürekli çalışmadığını bilmek
Temel bağıntılar
- V_s/V_p = N_s/N_p
- İdeal: V_pI_p = V_sI_s
Bu ünitede sık yapılan hatalar
- Elektrik alan ile manyetik alanı aynı yön kurallarıyla çözmek
- Manyetik kuvvetin parçacığın süratini artırdığını düşünmek
- Lenz yasasında yalnız ezberlenmiş yön şeması kullanmak
Kaynak ve kapsam notu
İçerik resmî programın kapsamı korunarak öğrencinin anlayacağı özgün bir dille hazırlanmıştır; MEB metni veya sınav soruları kopyalanmamıştır. Okulunuzun yıllık planı uygulamada önceliklidir.
- Fizik Dersi Öğretim Programı (9, 10, 11 ve 12. Sınıflar)Millî Eğitim Bakanlığı — Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli
- Türkiye Yüzyılı Maarif Modeli'nin kademeli uygulama kararlarıMillî Eğitim Bakanlığı — Tebliğler Dergisi