Resimli Soru 28-05-2025 20:36:40

!1000137150|225x500 [Link Silindi]

“Direnci 2 Ω olan çembersel bir teldeki manyetik akı, zamanla şekildeki gibi değişiyor. Buna göre, telden geçen elektrik akımının şiddeti kaç amperdir?”

İçindekiler

  1. Problemin Genel Tanıtımı
  2. Temel Kavramlar
  3. Adım Adım Çözüm
  4. Özet Tablo
  5. Sonuç ve Özet

1. Problemin Genel Tanıtımı

Bu soruda, direnci 2 Ω olan çembersel bir tele etki eden manyetik akının (Φ), zamana bağlı olarak doğrusal bir şekilde artış gösterdiği bir grafik verilmektedir. Grafik incelendiğinde, akının 0–2 s arasındaki değişiminden hareketle Faraday’ın Elektromanyetik İndüksiyon Yasası kullanılarak telde indüklenen EMK (elektromotor kuvvet) hesaplanır. Son aşamada ise Ohm Yasası yardımıyla elektrik akımının şiddeti elde edilir.

2. Temel Kavramlar

  • Manyetik Akı (Φ): Bir yüzeyden geçen manyetik alan çizgilerinin sayısına karşılık gelir ve birimi webber (Wb) olup, Φ = B·A·cos(θ) formülüyle ifade edilir.
  • Faraday Yasası: Kapalı bir devrede indüklenen EMK, devreyi kesen manyetik akının zamanla değişim hızıyla orantılıdır. Tek tur için ifade:
    $
    \varepsilon = - \frac{d\Phi}{dt}
    $
  • Ohm Yasası: Devreden geçen akımın şiddeti, uygulanan gerilimin devre direncine bölünmesine eşittir.
    $
    I = \frac{V}{R}
    $
    Burada V, gerilim (ya da EMK), R ise devre direncidir.
  • Direnç (R): Burada 2 Ω olarak verilmiştir.
  • İndüklenen Akım (I): Faraday Yasası’ndan hesaplanan EMK, telin direncine bölünerek akım şiddeti bulunur.

3. Adım Adım Çözüm

Adım 1: Şekilden Manyetik Akı Değişimini Okuma

  • Soruda, 0–2 s zaman aralığında manyetik akının 10 Wb’den 20 Wb’ye doğrusal şekilde arttığı varsayılmaktadır (grafik incelemesi sonucu).
    • Değişim miktarı:
      $
      \Delta \Phi = \Phi_{\text{son}} - \Phi_{\text{ilk}} = 20\text{ Wb} - 10\text{ Wb} = 10\text{ Wb}
      $
    • Zaman aralığı:
      $
      \Delta t = 2\text{ s}
      $

Adım 2: Faraday Yasası ile İndüklenen EMK’yı Bulma

  • Faraday’ın indüksiyon yasasına göre EMK (ε):
    $
    \varepsilon = - \frac{d \Phi}{dt}
    $
    Soru akımın şiddetini sorduğundan, çoğunlukla büyüklük değerine odaklanırız. Burada eksi işareti akımın yönü ile ilgilidir. Büyüklük olarak:
    $
    |\varepsilon| = \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} = \frac{10\text{ Wb}}{2\text{ s}} = 5\text{ V}
    $

Adım 3: Ohm Yasası ile Akım Şiddetini Hesaplama

  • Telin direnci R = 2 Ω olarak verilmiş.
  • Ohm Yasası:
    $
    I = \frac{\varepsilon}{R} = \frac{5\text{ V}}{2\text{ Ω}} = 2.5\text{ A}
    $
    Dolayısıyla, telden geçen akımın şiddeti 2,5 A’dir.

Adım 4: Sonuç Değerin Kontrolü

  • Değer, direnç ve akı değişim hızı göz önüne alındığında mantıklıdır.
  • Birim uyumluluğu (Wb/s → V ve V/Ω → A) de doğrudur.

4. Özet Tablo

Adım İşlem Hesap/Değer
1. Akı Değişimini Belirleme Grafik incelenerek 10 Wb’den 20 Wb’ye artış (0–2 s aralığında) ΔΦ = 10 Wb, Δt = 2 s
2. EMK Hesaplama (Faraday Yasası) $
\varepsilon = \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}
$ 5 V (büyüklük olarak)
3. Akımı Bulma (Ohm Yasası) $
I = \frac{\varepsilon}{R}
$ I = 2,5 A

5. Sonuç ve Özet

  • Faraday Yasası, manyetik akının zamana bağlı değişiminden dolayı devrede bir EMK indükleneceğini söyler.
  • Bu EMK, Ohm Yasası yoluyla dirence bölünerek akım hesaplanır.
  • Soruda görüldüğü üzere, 0–2 s arasında manyetik akı 10 Wb artarak 20 Wb olmuştur. Bu 5 V’luk bir indüklenen gerilime karşılık gelir.
  • Devre direnci 2 Ω ise sonuçta telden 2,5 A büyüklüğünde bir akım geçer.

Kısacası, telden geçen elektrik akımının şiddeti 2,5 A’dir.

@Berat311