Elektrik ve Manyetizma Ders Notu

Elektrik ve Manyetizma Ders Notu

Elektrik ve Manyetizma konusu TYT Fizik’te elektrik devreleri ile manyetik olayların temel özelliklerini kapsar. Özellikle akım-gerilim-direnci ayırt etmek, seri ve paralel devreleri yorumlamak ve manyetik alanla ilgili temel kuralları bilmek önemlidir.

1. Elektrik Akımı

Bir iletkenin kesitinden birim zamanda geçen net elektrik yükü miktarına elektrik akımı denir.

I = Q / t

I = Akım Q = Elektrik yükü t = Zaman

Akımın birimi amperdir (A).

Metallerde hareket eden yük taşıyıcıları elektronlardır.

Geleneksel akım yönü: Pozitif kutup → Negatif kutup

Elektronların hareket yönü: Negatif kutup → Pozitif kutup

1. Potansiyel Farkı

Elektrik yüklerini devrede hareket ettiren etkiye potansiyel farkı veya gerilim denir.

Sembolü: V

Birimi: Volt (V)

Pil ve bataryalar devrede potansiyel farkı oluşturur.

1. Direnç

Bir iletkenin elektrik akımına karşı gösterdiği zorluğa direnç denir.

Sembolü: R

Birimi: Ohm (Ω)

Direnç:

R = ρ × L / A

ρ = Özdirenç L = İletkenin uzunluğu A = Kesit alanı

Aynı madde ve sıcaklık için:

Uzunluk artarsa → Direnç artar.

Kesit alanı artarsa → Direnç azalır.

1. Özdirenç

Bir maddenin elektrik akımına karşı gösterdiği karakteristik özelliğe özdirenç denir.

Özdirenç:

• Maddenin cinsine bağlıdır.
• Telin uzunluğuna bağlı değildir.
• Kesit alanına bağlı değildir.
• Sıcaklıktan etkilenebilir.

Direnç ile özdirenç aynı kavram değildir.

1. Ohm Yasası

Gerilim, akım ve direnç arasındaki ilişki:

V = I × R

Buradan:

I = V / R

R = V / I

Örnek:

6 Ω dirençli bir iletkene 12 V gerilim uygulanırsa:

I = 12 / 6

I = 2 A

Direnç sabitken gerilim artarsa akım artar.

Gerilim sabitken direnç artarsa akım azalır.

1. Ampermetre

Akımı ölçer.

Devreye seri bağlanır.

İdeal ampermetrenin direnci sıfıra yakın kabul edilir.

1. Voltmetre

Potansiyel farkını ölçer.

Gerilimi ölçülecek devre elemanına paralel bağlanır.

İdeal voltmetrenin direnci çok büyük kabul edilir.

Önemli:

Ampermetre → Seri

Voltmetre → Paralel

1. Seri Bağlı Dirençler

Dirençler uç uca bağlanır.

Seri devrede:

Akım her dirençten aynıdır.

I = I₁ = I₂ = ...

Eşdeğer direnç:

Req = R₁ + R₂ + R₃ + ...

Toplam gerilim:

V = V₁ + V₂ + V₃ + ...

Örnek:

3 Ω ve 5 Ω seri bağlanırsa:

Req = 3 + 5

Req = 8 Ω

Seri direnç sayısı arttıkça eşdeğer direnç artar.

1. Seri Devrede Gerilim

Seri bağlı devrede akım aynıdır.

V = I × R

olduğundan direnci büyük olan elemanın uçlarındaki gerilim daha büyüktür.

Seri devre:

Akım → Aynı

Gerilim → Paylaşılır

1. Paralel Bağlı Dirençler

Dirençlerin iki uçları ortak noktalara bağlanır.

Paralel devrede:

Gerilim her kolda aynıdır.

V = V₁ = V₂ = ...

Toplam akım:

I = I₁ + I₂ + I₃ + ...

Eşdeğer direnç:

1 / Req = 1 / R₁ + 1 / R₂ + ...

İki direnç için:

Req = R₁ × R₂ / (R₁ + R₂)

Paralel bağlantıda eşdeğer direnç, en küçük dirençten de küçüktür.

1. Paralel Devrede Akım

Paralel kollarda gerilim aynıdır.

I = V / R

olduğundan direnci küçük olan koldan daha fazla akım geçer.

Paralel devre:

Gerilim → Aynı

Akım → Paylaşılır

1. Seri ve Paralel Devre Karşılaştırması

Seri bağlantı:

• Akım aynıdır.
• Gerilim paylaşılır.
• Eşdeğer direnç artar.

Paralel bağlantı:

• Gerilim aynıdır.
• Akım paylaşılır.
• Eşdeğer direnç azalır.

1. Kısa Devre

Bir devre elemanının uçları çok küçük dirençli bir iletkenle doğrudan bağlanırsa akım düşük dirençli yolu tercih eder.

Bu duruma kısa devre denir.

Kısa devre edilen bir devre elemanının üzerinden akım geçmeyebilir.

1. Elektriksel Güç

Bir elektrikli cihazın birim zamanda harcadığı veya dönüştürdüğü elektrik enerjisine güç denir.

P = V × I

Ayrıca:

P = I² × R

P = V² / R

Gücün birimi watt’tır (W).

Örnek:

10 V gerilim altında 3 A akım çeken bir cihazın gücü:

P = 10 × 3

P = 30 W

1. Elektrik Enerjisi

Bir cihazın kullandığı elektrik enerjisi:

E = P × t

P = Güç t = Zaman

SI birimi joule’dür.

Elektrik tüketiminde sık kullanılan birim:

kWh

1 kWh: 1 kW gücündeki cihazın 1 saat çalışırken kullandığı enerjidir.

Önemli:

kW → Güç

kWh → Enerji

1. Mıknatıs

Mıknatısların iki kutbu vardır:

Kuzey (N)

Güney (S)

Aynı kutuplar: İter.

Zıt kutuplar: Çeker.

N - N → İtme

S - S → İtme

N - S → Çekme

1. Mıknatısın Bölünmesi

Bir mıknatıs ikiye bölünürse tek kutuplu parçalar oluşmaz.

Her parçada yeniden:

N ve S

kutupları oluşur.

Mıknatıs kaç parçaya ayrılırsa ayrılsın her parça iki kutupludur.

1. Manyetik Alan

Mıknatısın çevresinde manyetik etkinin görüldüğü bölgeye manyetik alan denir.

Sembolü: B

Manyetik alan çizgileri mıknatısın dışında:

N kutbundan çıkar.

S kutbuna girer.

Manyetik alan çizgileri birbirini kesmez.

Alan çizgilerinin sık olduğu bölgelerde manyetik alan daha güçlüdür.

Mıknatısın manyetik etkisi kutuplarda daha güçlüdür.

1. Manyetik Maddeler

Demir, nikel ve kobalt gibi bazı maddeler mıknatıs tarafından güçlü şekilde etkilenebilir.

Her metal mıknatıs tarafından çekilmez.

1. Dünya’nın Manyetik Alanı

Dünya, çevresinde manyetik alan oluşturan büyük bir mıknatıs gibi davranır.

Pusula iğnesi Dünya’nın manyetik alanından etkilenerek yön gösterir.

1. Elektrik Akımının Manyetik Etkisi

Üzerinden elektrik akımı geçen bir telin çevresinde manyetik alan oluşur.

Akımın yönü değiştirilirse manyetik alanın yönü de değişir.

Düz tel çevresindeki manyetik alanın yönü sağ el kuralı ile bulunabilir.

Başparmak: Akım yönü

Kıvrılan parmaklar: Manyetik alan yönü

1. Bobin

İletken telin çok sayıda halka şeklinde sarılmasıyla bobin elde edilir.

Bobinden akım geçtiğinde çevresinde mıknatısa benzer bir manyetik alan oluşur.

Bobinin iki ucu N ve S kutbu gibi davranabilir.

1. Elektromıknatıs

Akım geçen bobinin içine demir çekirdek yerleştirilmesiyle elektromıknatıs elde edilebilir.

Elektromıknatısın gücü:

• Akım arttıkça artar.
• Sarım sayısı arttıkça artar.
• Uygun demir çekirdek kullanıldığında artabilir.

Kullanım alanları:

• Elektrikli zil
• Röle
• Elektrik motoru
• Hoparlör
• Hurda taşıma vinçleri

Elektrik akımı kesildiğinde elektromıknatısın manyetik etkisi büyük ölçüde ortadan kalkabilir.

Sınavda Dikkat Edilecek Noktalar

• Akım yönü ile elektron hareket yönü terstir.
• V = I × R bağıntısını doğru kullan.
• Tel uzadıkça direnç artar.
• Kesit alanı arttıkça direnç azalır.
• Ampermetre seri bağlanır.
• Voltmetre paralel bağlanır.
• Seri devrede akım aynıdır.
• Paralel devrede gerilim aynıdır.
• Seri bağlantıda eşdeğer direnç artar.
• Paralel bağlantıda eşdeğer direnç küçülür.
• Paralel devrede küçük dirençten daha fazla akım geçer.
• Watt güç birimidir.
• kWh enerji birimidir.
• Aynı mıknatıs kutupları iter.
• Zıt mıknatıs kutupları çeker.
• Mıknatıs bölünürse her parçada N ve S kutupları oluşur.
• Her metal mıknatıs tarafından çekilmez.
• Akım geçen telin çevresinde manyetik alan oluşur.
• Akım yönü değişirse manyetik alan yönü de değişir.

Kısa Özet

• I = Q / t
• V = I × R
• R = ρ × L / A
• Ampermetre → Seri
• Voltmetre → Paralel
• Seri devre → Akım aynı
• Req = R₁ + R₂ + ...
• Paralel devre → Gerilim aynı
• Paralelde eşdeğer direnç en küçük dirençten küçüktür.
• P = V × I
• E = P × t
• kW → Güç
• kWh → Enerji
• Aynı kutuplar iter, zıt kutuplar çeker.
• Manyetik alan çizgileri mıknatıs dışında N’den S’ye doğrudur.
• Akım geçen tel manyetik alan oluşturur.
• Bobinden akım geçirilirse mıknatısa benzer alan oluşur.
• Elektromıknatısın gücü akım ve sarım sayısı artırılarak artırılabilir.