1. Tahmin et
Diğer ayarlar sabitken sarım sayısı iki katına çıkarsa tepe gerilimi ne olur? Denemeden önce tahmin et.
Elektromanyetik indüksiyon
Mıknatıs, bobin ve değişen akı.
Mıknatıs bobinden geçerken akıyı, indüklenen gerilimi ve akımı birlikte izle.
Mıknatıs bobinin merkezindeyken gerilim neden sıfır olur?
2. Kontrollü deney yap
T = 6 s, N = 200 ve manyetik moment = 3 A·m² seç. Ekrana sığdır; merkez geçişini ve dönüş noktasını izle. Zaman, akı ve gerilimi kaydet.
3. Karşılaştır ve ölç
Önce yalnız N değerini, sonra başlangıç ayarlarına dönüp yalnız manyetik momenti iki katına çıkar. Tepe gerilimi oranlarını hesapla; ölçek değişirse mV/bölme değerini de not et.
4. Bağıntıyı sorgula
Periyodu yarıya indir; ardından geri alıp yalnız oynatma hızını azalt. Hangisi fiziksel gerilimi değiştiriyor? Faraday yasasıyla açıkla.
5. Sonuç ve sınırlar
Kutupları ters çevir ve gerilimin işaretini karşılaştır. Sonucuna ideal dipol, ihmal edilen özindüksiyon ve parametre geçişlerinin modellenmemesi sınırlarını ekle.
Notlar hakkında
Notlar bu tarayıcıda tutulur; sunucuya gönderilmez. Ortak cihazda kişisel bilgi yazma. Tarayıcı verileri silinirse notlar kaybolabilir; notlarını indirebilirsin.
Elektromanyetik indüksiyon
Hazır02 / CANLI ÖLÇÜMLER
Bir sarımdan geçen akı Φ—µWb
İndüklenen gerilim ε—mV
İndüklenen akım I—mA
Mıknatısın konumu z—m
Eksen boyunca hız v—m/s
Tepe gerilimi |ε|—mV
Aynı devre, iki ölçüm
Osiloskop CH1
Anlık gerilim V(t)
Ölçek aşıldı; gösterge ölçeğini artır.
Akı en büyükken gerilim sıfır olabilir.
Analog voltmetre
Anlık gerilim V(t)
Anlık büyüklük |V(t)|
Ölçek aşıldı; gösterge ölçeğini artır.
Sor. Dene. Anlamlandır.
Bir soru sor
Akı büyükken gerilim mutlaka büyük müdür?
Deneyle kontrol et
Mıknatıs bobin merkezinden geçerken akı eğrisini ve voltmetreyi birlikte izle.
Sonucu yorumla
Gerilimi akının kendisiyle mi, değişim hızıyla mı ilişkilendirmeliyiz?
Düzenek ve ölçüm notları
Şematik görünüm; mıknatısın çizimdeki boyutu ölçekli değildir.
Şemada her çizgi 25 sarımı temsil eder. Bobinin boyutları sabittir.
Osiloskop CH1 ve voltmetre, R yükünün uçlarına paralel bağlıdır. İkisi de aynı işaret kuralıyla gerilimini ölçer.
Pozitif z yönü sağa doğrudur. Pozitif akım, +z tarafından bobine bakıldığında saat yönünün tersinedir.
Duraklatma fiziksel zamanı dondurur; değerler seçili ana aittir. Moment değişimi aynı anda duraklatır; diğer fiziksel ayarlar yeni deney başlatır.
DC bağlantı; sıfır çizgisi sabittir. Ekran her periyotta yeniden taranır. Ekrana sığdır yalnız düşey ölçeği değiştirir; yeni mV/bölme değeri ekranda yazılır.
Mavi düz çizgi: tek sarımdaki akı (sol eksen, µWb). Turuncu kesikli çizgi: emk (sağ eksen, mV). Kalın zaman imleci ilerledikçe eğriler oluşur. Yatay eksen toplam fiziksel zamanı gösterir; her tarama bir periyottur. Düşey eksenler parametrelere göre ölçeklenir.
İdeal, merkez sıfırlı gösterge. İbrenin mekanik gecikmesi modellenmez; okunan değer RMS değildir.
Moment değişince zaman aynı anda duraklatılır: gerilimleri aynı konumda karşılaştır. Parametre değişiminin geçiş rejimi modellenmez. Tepe gerilimi bir periyot boyunca hesaplanan en büyük değeridir.
Akının büyüklüğü kadar değişimi de önemli.
Faraday yasasına göre indüklenen gerilim, akının zamana göre değişimine bağlıdır. Eksi işareti Lenz yasasını ifade eder: indüklenen akımın manyetik etkisi, onu oluşturan akı değişimine karşı koyar.
Model ve varsayımlar
İdeal model: bobinle aynı eksende, boyutları bobin yarıçapından çok küçük bir mıknatısın dipol yaklaşımı. İnce dairesel bobin: a = 0,12 m; hareket genliği A = 0,35 m. Hareket dışarıdan belirlenir. Özindüktans, çekirdek, ışınım ve manyetik geri tepki hesaba katılmaz. Akım yalnız dirençli devre yaklaşımıyla olarak hesaplanır. μ₀ ≈ 4π × 10⁻⁷ H/m kullanılır.
Ölçü aletlerinin giriş direnci sonsuz, bobinin iç direnci sıfır kabul edilir; özindüksiyon ihmal edilir. Bu nedenle uç gerilimi ε’ye eşittir ve olur. Ölçek aşımı yalnız çizimi sınırlar, hesaplanan değerleri değiştirmez.
Semboller ve türevler: nasıl okunur?
| Gösterim | Anlamı ve birimi |
|---|---|
| Zaman; s saniye demektir. Işık saatinde ns = 10⁻⁹ s kullanılır. | |
| Φ tek sarımdan geçen manyetik akı (Wb), N sarım sayısı, ε indüklenen emk/gerilim (V), I akım (A), R dış yük direnci (Ω). mV = 10⁻³ V, µWb = 10⁻⁶ Wb. | |
| Akının zamana göre türevi: akının ne kadar hızlı değiştiği (Wb/s). Faraday yasasındaki eksi işareti Lenz yasasının yön bilgisini taşır. | |
| μ₀ vakum geçirgenliği (H/m); m manyetik dipol momenti (A·m²; burada kütle değildir); a bobin yarıçapı (m); z eksenel konum (m); A hareket genliği (m); T periyot (s). |
Kaynaklar ve ileri okuma
Aşağıdaki kitaplar ilgili kavramları derinleştirmek içindir. Simülasyonun varsayımları yukarıda ayrıca açıklanmıştır.
- David J. Griffiths. Introduction to Electrodynamics. 5. baskı · Bölüm 7.2. Cambridge University Press. Kaynağa git ↗
- Hugh D. Young, Roger A. Freedman. University Physics with Modern Physics. 15. baskı · Bölüm 29. Pearson. Kaynağa git ↗
- David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker. Fundamentals of Physics. 12. baskı · Bölüm 30. Wiley. Kaynağa git ↗