Bu konu; yüklerin birbirine etkisi, elektrik ve manyetik alanlar ile indüksiyonun teknolojideki uygulamalarını kapsar.
Elektriksel kuvvet ve alan
- Coulomb yasası: F = k · q₁ · q₂ / r². Aynı cins yükler iter, zıt cins yükler çeker.
- Elektrik alan: E = F / q = k · q / r². Yönü pozitif yükten dışarı, negatif yüke doğrudur.
- Elektrik potansiyel: V = k · q / r. Skalerdir; potansiyel farkı iş yapar: W = q · ΔV.
- Düzgün elektrik alan (iki paralel levha): E = V / d.
Sığa (kondansatör)
- Sığa: C = Q / V. Kondansatör yük depolar.
- Paralel levhalı: C = ε · A / d (alan arttıkça sığa artar; levhalar arası uzaklık arttıkça azalır).
- Depolanan enerji: ½ · C · V².
- Seri bağlamada yük aynıdır, paralel bağlamada potansiyel farkı aynıdır; sığalar paralel bağlamada toplanır.
Akımın manyetik alanı
- Akım taşıyan iletkenin etrafında manyetik alan oluşur (Oersted). Yönü sağ el kuralı ile bulunur.
- Düz telde: B = μ₀ · i / (2π · d) (d: tele uzaklık).
- Akım makarası (solenoid) içinde alan düzgün, iç kısımda güçlüdür; elektromıknatıs olarak kullanılır.
Manyetik kuvvetler
- Hareketli yüke etki eden kuvvet (Lorentz): F = q · v · B · sin θ. Kuvvet hıza diktir, bu yüzden yük çembersel yörünge çizebilir (r = m·v / (q·B)).
- Akım taşıyan tele etki eden kuvvet: F = B · i · L · sin θ.
- Elektrik motoru: Akım taşıyan çerçeveye manyetik alanda dönme momenti etkir.
Elektromanyetik indüksiyon
- Manyetik akı: Φ = B · A · cos θ.
- Faraday yasası: ε = −ΔΦ / Δt. Akı değişince indüksiyon emk oluşur.
- Lenz yasası: İndüksiyon akımı, kendisini oluşturan değişime karşı koyacak yöndedir (eksi işaret).
- Jeneratör: Mekanik enerjiyi elektriğe çevirir (iletken çerçevenin manyetik alanda dönmesi).
Alternatif akım ve transformatör
- Alternatif akım (AC) yönü ve şiddeti periyodik değişen akımdır. Etkin değer: V_etkin = V_maks / √2.
- Transformatör: Gerilimi yükseltir veya düşürür. V_p / V_s = N_p / N_s (bobin sarım sayıları oranı). Güç kaybı yoksa V_p · I_p = V_s · I_s.
- Yüksek gerilimli hat: Uzun mesafede güç kaybını azaltmak için gerilim yükseltilir.
Sınavda dikkat
- Elektrik alan vektördür, potansiyel skalerdir.
- Lorentz kuvveti hıza diktir: iş yapmaz, hızın yönünü değiştirir.
- İndüksiyonda akı değişimi olmadan emk oluşmaz.
- Transformatör yalnızca AC’de çalışır.
Sık sorulan sorular
Coulomb yasası nedir?
İki yük arasındaki kuvvet F = kq₁q₂/r² ile bulunur.
Faraday yasası ne söyler?
Manyetik akı değişimi, değişim hızıyla orantılı emk oluşturur.
Transformatörün çalışma ilkesi nedir?
Primer bobindeki değişken akımın oluşturduğu akı değişimi, sekonder bobinde emk indükler; gerilimler sarım sayıları oranındadır.
Lorentz kuvveti nedir?
Manyetik alandaki hareketli yüke etki eden, hıza dik kuvvettir: F = qvB sinθ.