Sizden gelen soru:
Elektrik akımı ile ilgili deneyler?
Cevap:
Elektrik akımı ile ilgili deneylere bir kaç örneği aşağıda sıraladık. Bu deneyleri ve deneylerin nasıl yapıldıklarını detaylı bir şekilde görebilirsiniz.
Mıknatıs ve elektrik akımı (İndüksiyon Akımı)
Deneyin Adı: Mıknatıs ve elektrik akımı (İndüksiyon Akımı)
Teorik Bilgi: Üreteç kullanılmadan mıknatıs veya magnetik alan kullanılarak elde edilen akıma indüksiyon akımı veya indükleme akımı denir. Bir iletken telden elektrik akımı geçirildiğinde, iletken tel etrafında magnetik alan oluşturuyorsa, magnetik alan sayesinde de iletken telde elektrik akımı oluşturulabilir. Elektrik akımının oluşabilmesi için, elektrik yüklerinin yani elektronların iletken telde hareket etmesi gerekir. İletken telde elektronların hareket etmesini mıknatısın magnetik alanı sağlar.
İçi boş demir borunun (çubuğun veya silindirin) üzerine iletken telin sarılmasıyla elde edilen düzeneğe bobin veya akım makarası veya selenoid denir. Bobinin içerisine bir çubuk mıknatıs hızlı bir şekilde girdirilip çıkartılırsa, bobinin uçlarına bağlı olan mili ampermetrenin ibresinin saptığı gözlenir. Mili ampermetrenin ibresinin sapması bobinden yani devreden yani iletken telden elektrik akımı geçtiğini gösterir. İletken telde, üreteç kullanılmadan mıknatıs ile elde edilen bu akım indüksiyon akımıdır.
İndüksiyon akımının oluşmasının nedeni, kapalı devre halinde bulunan bobinin üzerindeki iletken telden (iletken telin içinden) geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesi ve kuvvet çizgileri (magnetik alan) sayesinde iletken teldeki elektrik yüklerinin yani elektronların hareket etmesidir. İndüksiyon akımı ilk kez 1831 yılında İngiliz fizikçi Faraday tarafından keşfedilmiştir.
a) İndüksiyon Akımının Bağlı Olduğu Faktörler :
İndüksiyon akımının büyüklüğü iletken teldeki kuvvet çizgilerinin sayısına ve değişme hızına bağlıdır. Bu nedenle indüksiyon akımının büyüklüğü;
1- Bobindeki sarım sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır.
2- Mıknatısın magnetik alan şiddetine yani çekim gücüne yani magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır.
3- Mıknatısın bobine (veya bobinin mıknatısa) girdirilip çıkartılma hızına bağlıdır ve doğru orantılıdır.
4- Mıknatıs ve bobinin arasındaki uzaklığa bağlıdır ve ters orantılıdır.
- b) İndüksiyon Akımının Özellikleri (Sonuçlar) :
1- İndüksiyon akımının oluşması için gerekli şart, bobindeki iletken telden geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesidir.
2- İndüksiyon akımı, mıknatısın (magnetik alanın) veya bobinin hareketi sayesinde oluşur.
3- Mıknatıs ve bobin hareketsiz durumda iken, bobindeki iletken telden geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısı değişmediği için indüksiyon akımı oluşmaz. (Elektron akışının sürekli olabilmesi için magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının değişmesi gerekir).
4- İndüksiyon akımı iki yönlüdür. Mıknatıs bobine girerken akım bir yönde oluşurken, mıknatıs bobinden çıkarken akım ters yönde oluşur.
5- Mıknatısın bobine giren kutbu değişirse, indüksiyon akımı yön değiştirir.
6- Elde edilen indüksiyon akımının şiddeti sürekli değişir yani artar veya azalır. İndüksiyon akımının şiddetinin sürekli değişmesinin nedeni, bobindeki iletken telden geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesidir. (İndüksiyon akımının şiddetinin sürekli değişmesinin nedeni magnetik alan kuvvet çizgileri sayesinde iletken telden geçen elektron sayısının değişmesidir).
7- İndüksiyon akımı, mıknatıs ve bobin yardımıyla hareket enerjisinden elektrik enerjisi elde edilmesi sonucu oluşur.
8- İndüksiyon akımı, elektro magnetik kuvvet sayesinde oluşur.
NOT :
İndüksiyon akımının yönü, kendini doğuran neden karşı kayacak şekilde oluşur.
(LenzKanunu) Mıknatısın hareket yönü, oluşan indüksiyon akımının yönüne terstir. İndüksiyon akımı 1831de Henry Faraday tarafından bulunmuştur. İndüksiyon akımı oluşurken, bobindeki iletken telde bulunan elektrik yüklerine yani elektronlara, mıknatısın magnetik alanı elektro magnetik kuvvet uygular ve bobindeki iletken telde bulunan elektronlar bu kuvvet etkisiyle hareket ederek kutuplanır ve potansiyel fark oluşturur.
F = q . V . B . sinα
Araç gereçler; bağlantı kablosu, sarımlı bobin, mıknatıs, ampermetre
Deney Düzeneği;
Deneyin yapılışı;
1-Devreyi yukarıda görüldüğü gibi kurunuz.
2-bobinin içerisine mıknatısı sabit bir şekilde yerleştirerek ampermetredeki ibreyi gözleyiniz.
3-daha sonra mıknatısı bobininin içerisinden hızlıca çekerek ampermetredeki değişimi gözleyiniz.
4- son olarak mıknatısı bobinin içerisinde hareketsiz bir şekilde tutarak ampermetreyi gözleyiniz.
Gözlem notları:
-Kapalı devre halinde bulunan bir iletkende elektronları hareket ettirebilir miyiz?
-İlk aşamada ampermetrede neler gözlemlediniz?
– İkinci aşamada ampermetrede neler gözlemlediniz?
-Son aşamada ampermetrede neler gözlemlediniz?
Araştırma : magnetik akı, magnetik alan, indüksiyon ve elektromotor kuvvetin ne olduğunu araştırınız?
Basit Bir Pil Yapımı Deneyi
KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER :
— Bakır ve çinko levha
— Bağlantı kabloları
— Anahtar
— 1,5 V’luk ampul
— Duy
— Beherglas
— Sülfürik asit
— Su
— Zımpara
DENEYİN YAPILIŞI :
Bakır ve çinko levhaları iyice zımparalayınız. Beherglas içine dokuz birim su, bir birim sülfürik asit koyup karıştırınız (Bu işlemi öğretmeninizin denetiminde yapınız. Asit, yakıcı olduğundan dikkatli çalışınız).
Bakır ve çinko levhaları, sulandırılmış asit çözeltisi içine ve birbirine dokunmayacak şekilde yerleştiriniz. Bağlantı kablolarını kullanarak levhaları, ampulü ve anahtarı bağlayarak devreyi tamamlayınız.
Anahtarı kapattığınızda ampul ışık verdi mi?
Ampulün ışık vermesini sağlayan elektrik akımının kaynağı nedir?
Beherglas içindeki asit çözeltisi, çinko ve bakır levhalardan oluşan düzenek, basit devre elemanlarından hangisine karşılık gelir?
Basit Bir Elektrik Devresinin Kurulması Deneyi
KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER :
— Pil
— 3 adet bağlantı kablosu
— Anahtar
— 1,5 V’luk ampul
— Duy
— Pil yatağı
DENEYİN YAPILIŞI :
Ampulü duya takınız. Pul, anahtarı ve bağlantı kablolarını kullanarak, devreyi kurunuz.
Hazırlamış olduğunuz devrede, anahtarı parmağınızla bastırarak devreyi kapatınız.
Daha sonra parmağınızı kaldırarak devreyi açınız.
Devrede anahtar kapalı iken ampul yandı mı?
Devrede anahtar açık iken ampul yandı mı?
Devrede anahtar kapalı iken ampulün yanmasının nedeni nedir?
Devredeki bağlantı kablolarının görevi nedir?
Devredeki anahtarın görevi nedir?
İletken ve Yalıtkan Maddeler Deneyi
KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER :
— Pil veya güç kaynağı
— Ampul
— İletken tel (3 adet)
— Duy
— Hertz ayağı (2 adet)
— Devrede denenecek cisimler (metal çubuk, silgi, cetvel, kalem, cam çubuk, tel, tarak)
DENEYİN YAPILIŞI :
Devreyi kuralım. Hertz ayakları arası boş iken ampul ışık verdi mi?
Devrenin Hertz ayakları arasına önce demir çivi sonra cam çubuk yerleştirelim. Ampul hangisinde ışık verdi? Aynı şekilde diğer maddeleri de Hertz ayakları arasına yerleştirerek ampulün ışık verip vermediğini kontrol edelim. Hertz ayakları arasında bağlantı kurduğumuz maddelerden hangileri devreyi tamamlayıp, ampulün ışık vermesini sağladı?
Devrenin Hertz ayakları arası boşken ve cam çubuk yerleştirdiğimizde ampul ışık vermez. Metal çubuk yerleştirdiğimizde ise ampulün ışık verdiği görülür.
Basit Bir Ampul Yapımı Deneyi
KULLANILAN ARAÇ VE GEREÇLER :
— Ambalaj köpüğü
— 4 adet 1,5 V’luk pil
— Pil yatağı
— Bağlantı kabloları
— 2 adet 5 cm boyunda ve 1 mm çapında bakır tel
— Anahtar
— Gelin teli veya elektrik sobası teli (0,2 mm çaplı)
DENEYİN YAPILIŞI :
5 cm boyundaki bakır telleri, 4 – 5 cm ara ile ambalaj köpüğüne batırınız. Tellerin ucuna gelin telini bağlayınız. Bağlantı kablolarını, pil kutusuna, anahtara ve bakır tellere bağlayınız.
Devredeki pil kutusuna önce 2, sonra 3 ve 4 pil koyunuz. Sıra ile anahtarı kapatarak gelin telini gözleyiniz.
Gelin teli akkor (kızarma) haline geliyor mu?
Pil sayısının artması, telin akkorluğunu artırdı mı?