ELEKTRİK

ELEKTRİKLENME

Elektrik enerjisinin iletken tellerle iletilmesinin nasıl gerçekleştiğini, fotoğraftaki şimşek ile yıldırımın nasıl oluştuğunu ve günlük hayatta karşılaştığımız birçok  olayın sebebini bu ünitemizin sonunda daha iyi farkına varacağız.    Soğuk bir kış günü Akşam olmuş, eve dönüyorsunuz. Eve ulaşarak kapıdan içeriye girdiniz. Son ayarda çalışan ısıtma sistemi evinizi sıcacık yapmış. Odanıza geçip üzerinizdeki yün kazağı aceleyle çıkarmaya çalışıyorsunuz. O da ne? Birbiri ardına oluşan kıvılcımlar ve çıt çıt sesleri... Kulak kepçelerinizde hafif bir karıncalanma... Saçlarınız dimdik...    Otomobilinize bindiniz. Bir süre yolculuk yaptınız. Yolculuğunuzun sonunda otomobilinizden inerken parmak uçlarınız kapının metal kısmına değiyor ve siz hissettiğiniz farklı bir acının etkisiyle elinizi otomobilden hızla çekiyorsunuz.    Evinize girmek için kapınıza yöneliyorsunuz. Metal kapı koluna yaklaşan ve dokunan parmağınız darbe acısından farklı ve çok kısa süreli bir acı yaşamanıza sebep oluyor. Günlük hayatta karşılaştığımız bu durumların nedenini hiç düşündük mü?  Yün kumaşa sürtülen şişirilmiş bir balon cam ya da duvar tarafından çekilir. Benzer şekilde yün kumaşa sürtülen ebonit çubuk ve ipek kumaşa sürtülen cam çubuk ile asılı durumda bulunan alüminyum folyo arasında bir çekim etkisi gözlenir.  Yandaki gibi yün kumaşa sürtülmüş ebonit çubuk, asılı durumda olan yün kumaşa sürtülmüş başka bir ebonit çubuğa yaklaştırılırsa yanda görülen şekildeki gibi birbirlerini iterler.  Yandaki gibi ipek kumaşa sürtülmüş cam çubuk, asılı durumda olan ipek kumaşa sürtülmüş başka bir cam çubuğa yaklaştırılırsa yanda görülen şekildeki gibi birbirlerini iterler.  İpek kumaşa sürtülmüş bir cam çubuğu, yün kumaşa sürtülmüş ve ortasından iple asılmış ebonit çubuğa yaklaştırırsak yanda görülen şekildeki gibi birbirlerini çekerler.  Etkinliğimizde gözlemlediğimiz bu itme ve çekme şeklindeki etkileşimler elektriklenme adı verilen bir olayın sonucudur. Cisimleri elektriklenmeleri için onları mutlaka birbirlerine sürtmek gerekmez. Elektrikleme için gerekli olan, cisimlerin birbirine temas etmesidir. Cisimler birbirine sürtünürken etkileşen yüzeyler artırılmış olur. Etkileşen yüzeyin artırılmış olması ise elektriklenmenin daha kolay gerçekleşmesini sağlar. Gözlemlediğimiz bu sonuçlar cam ve ebonit çubuklar üzerinde farklı elektriksel özelliklerin açığa çıktığını gösterir. Bu durumda gözlemlerimize dayanarak iki farklı elektrik yükünün varlığından söz edebiliriz. Ebonit ve cam çubukların yün ve ipek kumaşlara temas ettirilmesi sonucunda bunların elektriklenerek birbirlerine itme ya da çekme kuvveti uygulamaları, cam çubuktaki elektrik yükleri ile plastik çubuktaki elektrik yüklerinin birbirinden farklı özellikte olduğunu ortaya koyar. Bilim adamları bu elektrik yüklerini pozitif (+) yük ve negatif  (-) yük olarak adlandırırlar.  Sonuç olarak, cam ve onun gibi davranan cisimler pozitif yüklü cisimler, ebonit çubuk ve onun gibi davranan cisimler de negatif yüklü cisimlerdir. Yanda bulunan şekildeki gibi aynı elektrik yükü ile elektriklenmiş cisimler birbirini iter.    Yandabulunan şekildeki gibi farklı elektrik yükü ile elektriklenmiş cisimler birbirini çeker.    Pozitif ve negatif yük sayıları eşit ve birbiri içerisinde düzgün dağılmış olan cisimlere nötr cisim denir. Nötr cisimlerin pozitif ve negatif yük sayılarını şekildeki gibi bir abaküs yardımı ile sayarsak yüklerinin dengede olduğunu söyleyebiliriz. Gerçekte böyle bir şeyin olması imkânsızdır. Bu örnek konuyu anlamamızı kolaylaştırır.  Acaba nötr cisimler temas sonucunda bu özelliklerini nasıl kaybeder? Başka bir ifadeyle bir cismin elektriklenmesi sırasında neler olur?  Temas sonucunda bir cisimden başka bir cisme negatif yük geçişi olur. Katılarda negatif yükler bir cisimden diğerine kolaylıkla aktarılır. Yün kumaşı ebonit çubuğa temas ettirerek yün kumaşta bulunan bir miktar negatif yükün ebonit çubuğa geçmesini sağlarız. Böylece başlangıçta pozitif ve negatif yük sayısı eşit olan cisimlerin yük dengesi bozulur.   Ebonit çubuk, negatif yükü pozitif yükünden fazla olacağından, negatif yükle yüklenmiş olur. Ebonit çubukların negatif ve pozitif yükleri yanda verilen şekildeki gibi bir abaküs yardımıyla sayılırsa yük dengesinin olmadığı görülür. (+) POZİTİF YÜKLE YÜKLENME ( - )yükle yüklenmiş alta ki cisme şekildeki gibi nötr halde bulunan gemi şeklindeki cismin yalıtkan kubbesinden tutarak. Alttaki ( - ) yüklü cisme şekildeki gibi yaklaştırırsak ( + ) yükler aşağı doğru iner ( - ) yükler yukarıya itilir. Aşağıdaki ( - ) yüke dokundurmadan gemi şeklindeki cisme dokunursak ( - ) yükler toprağa akıp gider. Elimizi çektiğimiz zaman cisim artık ( + )yükle yüklenmiş olur.   Yün kumaş, pozitif yükü negatif yükünden fazla olacağından, pozitif yükle yüklenir. Yünlü kumaşın negatif ve pozitif yükleri yanda verilen şekildeki gibi bir abaküs yardımıyla sayılırsa yük dengesinin olmadığı görülür.(Yukarıda)  Cisimlerin temas etmelerini sağlayarak onlarda yük dengesizliği meydana getirilmesine temas ile elektriklenme denir.  Bunları Biliyor muydunuz Bunları Biliyor muydunuz?  Elektronik malzemelerle çalışılan ortamlarda oluşan elektriklenme bu malzemelerin bozulmasına yol açar. Bunun için bu tür yerlerde elektriklenmenin oluşmasını ve elektronik devre elemanlarının zarar görmesini önleyebilen antistatik malzemeler kullanılır. Fotoğrafta böyle yerlerde çalışanların kullandığı antistatik ayakkabı  görülmektedir.  Elektroskop, bir cismin elektrikle yüklü olup olmadığını ve yüklüyse yükünün türünü bulmamıza yarayan bir araçtır.  Yerküreyi çok büyük bir nötr cisim olarak düşünebiliriz. Elektriklenmiş cisimler, toprakla temas ederlerse cisimle toprak arasında yük alış verişi olur. Yük alış verişinin gerçekleştiği bu olaya topraklama adı verilir. Örneğin, pozitif yüklü bir cismi iletken ile yerküreye bağlarsak (topraklarsak) yerküredeki negatif yükler cisme aktarılarak onun nötr olmasını sağlar. Negatif yüklü bir cismi topraklarsak cisimdeki negatif yükler toprağa (yerküreye) akar ve cisim nötr hâle gelir. Nötr bir cisme elektriklenmiş bir cisim yaklaştırarak bu cismi elektrikle yükleyebiliriz. Örnek olarak;  Cisimlerin bu şekilde elektriklenmesine tesir (etki) ile elektriklenme denir. Çevremizde birbirine temas eden ve sürtünen cisimlerde de elektriklenme olur. Plastik bir tarakla temiz ve kuru saçımızı tararken saçlarımızın fotoğraftaki gibi elektriklendiğini gözlemişizdir. Televizyon ekranına şekildeki gibi yaklaştırılan alüminyum topun çekilmesi gibi, hava ile temas ederek elektriklenen toz parçacıkları televizyon ve bilgisayar ekranlarının kısa sürede tozlanmasına neden olur.  Cisimler üzerinde biriken elektrik yükü bazen tehlikeli olabilir. Biriken bu elektrik yükleri elektrik yükü boşalmasına sebep olur ve kıvılcım çıkarır. Bu sebeple eter, alkol gibi yanıcı ve düşük sıcaklıklarda buharlaşan sıvıların kullanıldığı fotoğraftaki ameliyathane ve laboratuar gibi yerlerin zeminleri iletken maddelerle kaplanır. Böylece, oluşabilecek yüklerin toprağa akışı sağlanır.    Petrol tankerlerinin arkasında bulunan ve yere değen zincirler de tankerin hareketi sırasında oluşan elektrik yüklerinin toprağa akmasını sağlar. Benzin istasyonlarında da hortum ile depolara benzin aktarılırken temas sebebiyle hortumda elektriklenme meydana gelebilir. Bu durumda çıkabilecek yangınları önlemek için benzin istasyonlarında da topraklama yapılması önemlidir. Bu durum yukarıdaki fotoğrafta görülmektedir. Benzin dolumu esnasında elektriklenme nedeniyle oluşan elektrik boşalması yangın çıkmasına sebep olabilir. Bunun için elektriklenmeyi kolaylaştıran hareketlerde bulunmak çok tehlikelidir.  Atmosferde de rüzgârın etkisiyle sürüklenen bulutlar hem havayla hem de birbirleriyle temas ederler. Bunun sonucunda da elektriklenirler. Elektrik yüklü bulutlar birbirlerine yeterince yaklaşırsa birinden ötekine elektrik yükü boşalması olabilir. Bu olaya şimşek denir. Benzer şekilde elektrik yüklü bulutlar yer küreye yeterince yaklaşırsa buluttan yere ya da yerden buluta elektrik yükü boşalması olabilir. Bu olaya da yıldırım denir. Yıldırım olayında elektrik yükünün boşalması bulut ile yeryüzünün birbirine en yakın noktaları arasında olur. Bu sebeple yüksek ve sivri yerlere yıldırım düşme olasılığı fazladır. Yıldırımdan korunmak için minare gibi yüksek yapılara paratoner (yıldırımsavar) adı verilen sivri uçlu metal çubuk takılır. Metal çubuğa bağlı iletken telin diğer ucu iletken levhaya bağlanıp toprağa gömülür. Böylece buluttan paratonere gelecek olan elektrik yükleri binaya ve çevreye herhangi bir zarar vermeden toprağa akar.

        ELEKTRİKLENME 2          

I.   STATİK (DURGUN) ELEKTRİK 

A. ATOMUN YAPISI VE ELEKTRİK YÜKLERİ 

Atom, ortada çekirdek ve çevresinde dolanan elektronlardan oluşur. Atomun çekirdeği proton ve nötronlardan oluşmuştur. Çekirdekteki nötronlar yüksüz ve protonlar pozitif (+) yüklüdür. Çekirdeğin çevresinde dolanmakta olan elektronlar ise negatif  (-) yüklüdür. Atomlarda hareketli olan parçacıklar sadece elektronlardır. Bundan dolayı elektrikte yük hareketi elektron hareketiyle oluşur. Pozitif yükler hareketsizdir. 

•       Bir atomda pozitif yükler ile negatif yükler birbirine eşit ise buna nötr (yüksüz) atom denir. 

•       Eğer nötr bir atom elektron kaybetmiş ise pozitif yükler çoğunlukta olacağı için bu atoma pozitif yüklü atom (iyon) denir. 

•       Eğer nötr atom elektron kazanmış ise bu atoma negatif yüklü atom (iyon) denir. 

Aynı tür yükler birbirini iter, zıt yükler birbirini çeker. Yükler arasındaki bu kuvvete Coulomb kuvveti adı verilir. 

Coulomb kuvveti yüklerin büyüklükleri ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. 



Doğadaki en küçük elektrik yükü elektronun ve protonun yüküdür. Bunlar birbirine değer olarak eşit fakat işaret olarak zıttır. Elektron ve protonun yükü çok küçük olduğu için yük birim olarak coulomb (C) kullanılır. 

1 coulomb = 6, 25. 1018 elektron yüküdür. 


B. ELEKTRİKLENME ÇEŞİTLERİ 

1.       Sürtünme ile elektriklenme 

Ebonit çubuk yün kumaşa sürtüldüğünde ebonitin (-) , yün kumaşın (+) yüklendiği görülür. Cam çubuk ipek kumaşa sürtüldüğünde camın (+), ipek kumaşın ise (-) yüklendiği görülür. Sürtünme ile elektriklenme yalnızca bazı yalıtkan maddeler arasında görülür. 

2.       Etki ile elektriklenme 

Yüklü bir cisme bir başka iletken cisim yaklaştırıldığında aynı tür yükler birbirini itip, zıt yükler birbirini çekeceği için cisimlerin üzerinde bir yük hareketi meydana gelecektir. 

3.  Dokunma ile elektriklenme 

•  Yüklü bir cisim nötr veya yüklü bir başka iletken dokundurulduğunda aralarında yük alışverişi olur süre sonra yükler dengelenerek yük alışverişi tamamen durur. 

Topraklama: Yüklü bir cismi nötr hale getirmek için torağa dokundurulması olayına topraklama denir. 

•       Lastik, plastik, ebonit, kâğıt, cam gibi   elektriği iletmeyen maddelere yalıtkan madde denir. Sürtünmeyle elektriklenen ve enerjiyi üzerinde durgun olarak tutan maddeler yalıtkan maddelerdir. 

•       Metaller gibi elektriği ileten maddelere iletken madde denir, iletkenlerde elektronlar serbestçe hareket edebilir. 

C. ELEKTROSKOP 

Cisimlerdeki yük varlığını ve türünü anlamamıza yarayan alete elektroskop denir. Elektroskop yüklendiğinde yaprakları açılır ve yüksüz olduğunda yaprakları kapalı durumda olur. 

D. ŞİMŞEK, YILDIRIM ve GÖK GÜRÜLTÜSÜ 

Bulutlar hareket ederken birbirlerine ve hava moleküllerine sürtünürler. Sürtünme sonucu üzerlerinde elektriklenme oluşur. Yeryüzünün buluta yakın olan kısımları da cinste (zıt) elektriklenebilir. Bu nedenle bulut ile yeryüzü arasında zaman zaman elektriksel boşalma. Bu olaya yıldırım denir. 



Yüksek binaları, kuleleri yıldırımdan korumak için yıldırımlık yapılır. Yıldırımlık (paratoner), toprağa bağlı sivri uçlu bir metal çubuktur. Bu uca düşen yıldırımdaki elektrik, iletken bir kablo yardımıyla toprağa aktarılır. Böylece paratoner yardımıyla yıldırımın tehlikelerinden korunuruz. 

Bulutlarda biriken elektrik yalnız yeryüzüne değil,  bulutun bir noktasından diğer bir noktasına da boşalabilir. Bu olaya şimşek denir. Gerek şimşek, gerekse yıldırım, ışık ile birlikte şiddetli bir ses meydana getirir. Bu sese gök gürültüsü denir. Işık, sesten çok daha hızlı yayılır. Şimşeklerin çaktığı bir havada ilk önce parlak ışığı görür sonrada gök gürültüsünü duyarız. Örneğin; gök gürültüsünün şimşekten bir saniye sonra duyulması yıldırımın 350 metre uzakta oluştuğunu bize gösterir. 

ELEKTRİK DEVRELERİ EKTRİK AKIMI 

Elektronların iletken içindeki hareketine elektrik akımı denir. Bir iletkenden birim zamanda (t) geçen yük miktarına (q), elektrik akım şiddeti ( I ) denir. 

( - ) Elektrik akımı, üretecin (+) ucundan çıkıp (-) ucuna girecek şekilde oluşur. 

( - ) Elektron akımı, üretecin ( - ) ucundan çıkıp  (+) ucuna girecek şekilde olur. 

B. ELEKTRİK DEVRE ELEMANLARI 

1.       Üreteç 

Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çevirerek devreye elektrik akımı veren elemanlara pil veya akümülatör denir. Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çeviren cihazlara jeneratör denir. 

Bir üretecin uçları arasındaki potansiyel farka elektromotor kuvvet (emk, V) denir. 

2.       Direnç 

Elektrik akımının geçmesine zorluk gösteren yani elektrik enerjisinin harcandığı elemana  direnç denir. Bunlar lamba, ütü, elektrik ocağı vb. cihazlar olabilir. Direncin birimi ohm (W) dur. 

3.       Ayarlı Direnç (Reosta) 

Devredeki akım şiddetini ayarlamak için  kullanılan değişken dirençlere reosta adı verilir. 

4.       Ampermetre 

Elektrik akım şiddetini gösteren ölçü aletine ampermetre denir. Ampermetreler devreye daima seri bağlanır. Akım birimi amperdir. 

5.       Voltmetre 

Elektrik devrelerinde potansiyel farkı (gerilim) gösteren ölçü aletine voltmetre denir. Voltmetre gerilimi ölçülecek elemana daima paralel bağlanır. Potansiyel fark (gerilim) birimi volttur. 

Diğer devre elemanları: Topraklama, sigorta 

C. OHM KANUNU 

Bir iletkenin uçlarındaki potansiyel fark (gerilim) ile iletkenin içinden geçen akım arasında sabit bir oran vardır. Bu orana iletkenin direnci denir. 

( - ) Bir iletkenin direnci; öz direnci ve boyu ile doğru orantılı, kesit alanı ile ters orantılıdır. 

Özdirenç: Birim uzunluk ve birim kesitteki iletkenin direncine denir. İletkenin cinsine bağlıdır ve ayırt edici bir özelliktir. 

Kısa Devre: Elektrik akımının devresini direncin olmadığı yoldan tamamlamasına denir. Direnç üzerinden akım geçmez. 


D. DİRENÇLERİN BAĞLANMASI 

1. Seri Bağlama 

Dirençlerin birer uçları birbirine bağlanarak (uç uca eklenerek) elde edilen bağlama şekline seri bağlama denir. 

Eşdeğer direnç, dirençlerin toplamına eşittir. 

Toplam potansiyel fark dirençlerin potansiyel farklarının toplamına eşittir. 

2. Paralel Bağlama 

Dirençlerin birer uçları bir noktada, diğer uçları da başka bir noktada olacak şekilde bağlanmalarına paralel bağlama denir. 

Eşdeğer direnç, 1/Reş = 1/R1+1/R2+1/R3 

Devrenin toplam akımı, kolların akımları toplamına eşittir. 

Kollardaki potansiyel farklar birbirine eşittir. 

III. ELEKTRİK DEVRELERİNDE AKIM VE GERİLİM 

SERİ BAĞLI DEVRELERDE AKIM VE GERİLİM 
( - )    Seri bağlı devrelerde, toplam gerilim, devredeki dirençlerin gerilimlerinin toplanması ile bulunur. 

 ( - )    Seri bağlı devrelerde, akım kollara ayrılmadığı için ana kol akımı (I), devredeki dirençlerin akımlarına eşittir. 

( - )      Seri bağlı devrelerde, dirençlerden  geçen akım şiddeti sabit olduğundan, gerilimler, dirençlerin büyüklüğüyle doğru orantılı olur. 

PARALEL BAĞLI DEVRELERDE AKIM VE GERİLİM 

( - ) Paralel bağlı devrelerde, paralel bağlı dirençlerin gerilimleri birbirine eşittir. 

( - ) Paralel bağlı devrelerde, akım kollara ayrıldığı için toplam akım kollardaki akımların toplanması ile bulunur. 

( - ) Her bir koldan geçen akım, o koldaki dirençle ters orantılıdır. Büyük dirençten az akım, küçük dirençten çok fazla akım geçer. 

IV. ÜRETEÇLERİN BAĞLANMASI 

A. SERİ BAĞLAMA 

1.  Düz Seri Bağlama 

Seri bağlamada bir üretecin (+) ucu diğer üretecin (-) ucuna bağlanır. Bu durumda toplam potansiyel fark, üreteçlerin potansiyel farklarının toplamına eşit olur. 

Üreteçler seri bağlandığında toplam potansiyel fark artar. Bu sebeple devre akımı artar. Çekilen akım şiddeti arttığı için üreteçlerin ömrü azalır. 

2.  Ters Seri Bağlama 

Seri bağlı üreteçlerin aynı kutupları birbirine bağlandığında üreteçler ters bağlanmış olur. Bu durumda şekildeki üreteçlerin toplam potansiyel farkı; V=V1+V2-V3 olur. (V1 + V2 > V3 ise,) 

B. PARALEL BAĞLAMA 

Üreteçlerin (+) uçları birbiriyle, (-) uçları da birbiriyle bağlanırsa buna paralel bağlama denir. Paralel bağlı üreteçlerin potansiyel farkları eşittir. Bu durumda toplam potansiyel fark; yine V kadar olur. 

Üreteçlerin toplam potansiyel farkı bir üretecinki kadar olur. Bu nedenle üreteç sayısı arttıkça devrenin toplam potansiyel farkı ve akımı artmaz. Çekilen akım şiddeti artmadığı için üretecin ömrü uzun olur. (Üreteçlerin iç dirençleri ihmal ediliyor.) 

V. GÜÇ VE ENERJİ 

Elektronlar bir iletkenden geçerken iletkenin atomlarına çarparak titreşimlere sebep olurlar. Bu titreşimler iletkene ve çevreye yayılarak ısı enerjisinin oluşmasına sebep olurlar. Bu şekilde elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşmüş olur. 

Isınan iletkenin erime noktası çok yüksek ise iletken akkor hale gelerek ışık enerjisi de yayar. 


ENERJİ 

Bir elektrik devresinden akım geçirildiğinde iş yapılmış (bir miktar enerji harcanmış) olur. Bu enerji 

Enerji = Gerilim x Akım x Zaman 



E = V . I . t    olur. 


                           V2 

V = I . R olduğundan enerji E = —- . t veya E = I2 . R. T şeklinde de ifade edilir.       

                             R 


E                 Enerji 
V                 Gerilim 
I                  Akım 
R                 Direnç
t                  Zaman 

 J               wh
V                V 
A                A 
W              W 
s                 h

 
1 wh    =  3600 J 

1 kwh  =   1000 wh 

 1 J    =   0,24 cal 

B. ELEKTRİKSEL GÜÇ 

Bir elektrik devre elamanının harcadığı güç; 

     

              Harcanan enerji                    V . I . t 
Güç =   ----------------------         P =    -------------- 
                    Zaman                                    t       



Güç = Gerilim • Akım          P = V . I 



                            V2 

V = l . R olduğundan güç   P = ---- veya P = l2 . R şeklinde ifade edilir.   

                            R 


P          Güç       
V          Gerilim 
l           Akım 
R          Direnç 

 


W 
V 
A 
n 

VI. MANYETİZMA 

Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir. 

Elde ediliş biçimlerine göre; doğal ve suni mıknatıs şeklinde ikiye ayrılırlar. 

Mıknatıslık sürelerine göre ise; geçici ve daimi mıknatıs şeklinde ikiye ayrılırlar. Mıknatıslar şekillerine göre incelendiğinde; atnalı, çubuk, U şeklinde ve pusula iğnesi şeklinde olanları vardır. 


A. MIKNATISIN KUTUPLARI VE MANYETİK KUVVET ÇİZGİLERİ 

Mıknatısın çekme özelliği fazla olan uç kısımlarına mıknatısın kutupları denir. 

Çubuk mıknatıs tam ortasından bir iple asıldığında, kutuplardan biri kuzeye, diğeri güneye yönelir. Kuzeye yönelen uca kuzey kutup (N), güneye yönelen uca güney kutup (S) adı verilir. 

Mıknatıslar; demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekerler. Mıknatıs tarafından çekilebilen bu tür maddelere manyetik maddeler denir. 

Mıknatısın, manyetik cisimleri her yönde çekebildiği alana mıknatısın çekim alanı denir. Mıknatısın bu çekim alanına mıknatısın manyetik alanı da denir. 

Mıknatısın çevresinde oluşturduğu bu manyetik alan, manyetik kuvvet çizgileri ile gösterilir. 

Manyetik kuvvet çizgileri, mıknatısın  N  kutbundan çıkıp S kutbuna görecek şekilde yönlendirilir. 

Bir mıknatısın manyetik kuvvet çizgileri, mıknatısın uçlarına yakın bölgelerde daha sık, uzak bölgelerde ise seyrektir. Manyetik alanın şiddeti manyetik kuvvet çizgilerinin sık olduğu yerlerde büyük ve manyetik kuvvet çizgilerinin seyrek olduğu yerlerde küçük olur. 

B. MIKNATISLANMA 

Manyetik maddeler, sürtünme, dokunma ve tesir ile mıknatıslanabilirler. 

Bir mıknatısın manyetik alanı içine yerleştirilmiş, mıknatıs özelliği olmayan bazı maddeler, alan içinde belli bir süre kaldıktan sonra mıknatıslık özelliği kazanırlar. Bu tür mıknatıslanmaya tesir ile mıknatıslanma denir. 

Isıtma, çarpma ve manyetik alanının ortadan kaldırılması gibi yollarla maddelerin mıknatıslık özellikleri yok edilebilir. 

Mıknatıslık özelliği olmayan manyetik maddelerin manyetik özellik gösteren küçük bölgelerinin dizilişi düzensiz ve karışıktır. Mıknatıslandığında ise bu manyetik özellik gösteren küçük bölgelerin dizilişi düzenli hale gelir. 

Demir, mıknatıslandığında mıknatıslığı geçici olur ve buna geçici mıknatıslanma denir. 

Çelik ise mıknatıslık özelliğini uzun süre korur ve buna daimi (sürekli) mıknatıs denir. 



Mıknatısın Bölünmesi: 

Bir mıknatıs bölündüğünde oluşan her parçacığın mıknatıslığı devam eder. Bu nedenle her parçanın N ve S kutupları bulunur. 

Bölünmüş mıknatısın bir ucu N kutbunu iter, diğer ucu ise çeker. N kutbunu iten uç N, çeken uç ise S tir. Mıknatısın bölme işlemi defalarca tekrarlandığında elde edilen her parçada N ve S kutuplarının etkisi devam eder. 


Mıknatısların Çekme ve İtme Kuvvetleri : 

iki mıknatıs birbirine yeterince yaklaştırıldığında aralarında çekme veya itme şeklinde bir kuvvet oluşacaktır. 

Mıknatıslar da aynı tür kutuplar birbirini iter ve zıt kutuplar birbirini çeker. 

Mıknatıs etkisinin ortamlardan geçişi: 

Mıknatısın manyetiklik etkisi manyetik kuvvet çizgileri ile belirtilir. Bu manyetik kuvvet çizgileri manyetik maddelerde daha sık ve etkin olurlar. Buna karşılık manyetik olmayan maddelerde seyrek olacakları için mıknatıslık etkisini iyi iletemezler. 

Manyetik alan, boşluk dahil her ortamda etkindir ve yalıtılması ortam etkisi ile mümkün değildir. 

Bir mıknatısın kutuplarının pusula ile belirlenmesi: 

Kutupları bilinmeyen bir mıknatısın hangi ucunun kuzey (N), hangi ucunun güney (S) olduğu bir pusula ile belirlenebilir. 

Mıknatısın bir kutbu, pusula ibresinin kuzey yönü gösteren ucuna yaklaştırıldığında, çekme etkisi görülürse bu uç S kutUbudur veya itme etkisi görülürse N kutbu olduğu anlaşılır. 


YERKÜRENİN MANYETİK ALANI 
Ortasından bir iplik ile bağlanarak asılan çubuk mık sın belirli bir doğrultuyu alması, mıknatısa bir manyetik alanın etki ettiğini gösterir. Bu alan yerin manyetik alanıdır. 

Mıknatısın N kutbu kuzeyi ve S kutbu güneyi gösteri kuzeyde bir güney mıknatıs kutbunun ve güneyde kuzey mıknatıs kutbunun olduğunu gösterir. 

Pusula ibresi, manyetik kutuplar doğrultusunda sapacağı için, coğrafi kuzey-güney ekseni arasında bir açı oluşur. Bu açıya sapma açısı denir. 

Yerin manyetik kutupları arasındaki eksen ile dönme ı seni arasında yaklaşık 15° lik açı vardır. Dünya'nın manyetik alanının gösterdiği etki yerin merkezine konmuş büyük bir çubuk mıknatısın manyetik alanına benzer 


ELEKTROMIKNATIS 
İçinden elektrik akımı geçen telin yanına bir pusula yerleştirildiğinde pusula ibresinin saptığı gözlenir. Pusula ibresinin ancak manyetik alan etkisi ile saptığı bilindiğine göre akım geçen iletkenin çevresinde manyetik alan oluşturduğu görülmektedir. 

Galvanoskop: Pusula tel sargı düzeneğine galvanoskop denir. Bu alet elektrik akımının varlığını bulmak için kullanılır.

KUVVET VE HAREKET

                        KUVVET VE HAREKET

 

Hareket

Maddelerin zamanla yer değiştirmesinehareket denir. Fakat cisimlerin nereye göre yer değiştirdiği ve nereye göre hareket ettiği belirtilmelidir. Örneğin at üstünde giden bir yolcu ata göre yer değiştirmiyor, fakat yerde duran sabit bir noktaya göre yer değiştiriyordur.

Yörünge

Bir cismin hareketi sırasında izlediği yolun şekline yörünge denir. İzlenen yolun şekli doğrusal ise bu harekete doğrusal hareket denir. Daire ise, dairesel hareket denir.

Konum

Bir cismin, seçilen bir başlangıç noktasına olan vektörel uzaklığına konum denir. Bir araç nasıl hareket ederse etsin en son durduğu noktadaki konumu, o noktanın seçilen başlangıç noktasına olan vektörel uzaklığıdır. Bir araç dönüp dolaşıp ilk bulunduğu noktaya gelirse, konumu sıfır olur.

Yer Değiştirme

Bir cismin iki konumu arasındaki vektörel uzaklıktır. Başka bir ifadeyle son konum (x₂) ile ilk konum

(x₁) arasındaki vektörel farktır ve son konumdan ilk konumun vektörel olarak çıkarılmasıyla bulunur. Bu işlem, Dx = x₂ – x₁ şeklinde gösterilir.

Şekildeki doğrusal yolun O noktası başlangıç noktası olarak seçilirse, P noktasında duran bir aracın konumu + 1500 metredir. K de duranın konumu ise – 1000 metredir.

N noktasından L noktasına gelen bir araç,

Dx = x2 – x1

Dx = – 500 – (+ 1000) = – 1500 m

(–) yönde 1500 metre yer değiştirmiştir.

Eğer ilk konum başlangıç noktası olursa, konum ile yer değiştirme eşit olur. Yatay bir yolda K noktasından harekete geçen araç L, M, N yolunu izleyerek N de duruyor. Bu araç KN noktaları arasında, toplam 70 m yol almasına rağmen 50 m yer değiştirmiştir.Şekil incelenirse KN arasındaki vektörel uzaklık pisagor bağıntısından 50 m olur.

Eğim

Hareket konusunun iyi anlaşılması için eğim kavramının iyi bilinmesi gerekir. Bir doğrunun yatayla yaptığı açının tanjantı o doğrunun eğimine eşittir.

Ayrıca eğim dikliğin bir ölçüsüdür. Diklik artıyorsa eğim artıyor, diklik azalıyorsa eğim azalıyor, diklik sabit ise, eğim de sabittir.

Şekildeki gibi yatay doğruların eğimi sıfırdır. Düşey doğruların eğimi tanımsızdır. Çünkü tana değerine göre bir sayının sıfıra oranı tanımsızdır.

Bir parabolün eğiminden bahsedilemez. Ancak parabole teğetler çizilerek teğetin eğimine bakılır. Şekildeki parabolün eğimi artıyordur.

Şekildeki parabolün eğimi ise azalıyordur. Çünkü parabole çizilen teğetlerin eğimleri azalmaktadır.

Birim çemberdeki sinüs ve cosinüs değerlerin işaretinden faydalanılarak eğimin işareti bulunabilir. Düşey eksene göre sağa yatık doğruların eğimi pozitif (+), sola yatık doğruların eğimi ise negatif (–) dir.

Hız

Bir cismin birim zamandaki yer değiştirme miktarına hız denir. Hız v sembolü ile gösterilir ve vektörel bir büyüklüktür. Hız,

şeklinde tanımlanır.

Hız birimi SI (MKS) birim sisteminde m/s dir. km/saat de hız birimi olarak kullanılabilir.

Hız vektörel büyüklük olduğundan, hızın işareti hareketin yönünü gösterir. Hız (+) işaretli ise araç (+) seçilen yönde, (–) işaretli ise, (–) seçilen yönde gidiyordur.

Ortalama Hız

Doğrusal yörüngede hareket eden bir cismin, toplam yer değiştirmesinin, bu yer değiştirme süresine oranı ortalama hıza eşittir. Ortalama hız,

şeklinde tanımlanır.

Şekildeki konum-zaman grafiğinde, aracın t1 anındaki konumu x1, t2 anındaki konumu x2 ise, t1 ile t2 süreleri arasındaki ortalama hızı şekildeki doğrunun eğiminden bulunur.

Şekildeki hız-zaman grafiğinde t süresi içindeki ortalama hız hızların aritmetik ortalamasından bulunur. Bu durum yalnızca hızın düzgün değiştiği durumlarda geçerlidir.

Ani Hız

Hareket eden bir cismin herhangi bir andaki hızına ani hız ya da anlık hız denir.

Konum-zaman grafiğindeki herhangi bir anda yörüngeye çizilen teğetin eğimine eşittir.

İvme

Bir cismin birim zamandaki hız değişimine ivme denir. a sembolü ile gösterilir ve vektörel bir büyüklüktür. Cismin t1 anındaki hızı v1, t2 anındaki hızı v2 ise, ivme;

şeklinde ifade edilir. Birimi m/s² dir.

Hız değişimi yoksa, yani cismin hızı zamanla değişmiyorsa ivme sıfırdır. İvmenin olması için mutlaka hızın değişmesi gerekir. Ayrıca ivme sabit ise hız her saniye ivme kadar artıyor ya da azalıyordur. İvme sıfır ise, araç ya duruyordur, ya da sabit hızla gidiyordur.

Doğrusal Hareket Çeşitleri

1. Düzgün Doğrusal Hareket

Doğrusal yolda hareket eden bir cisim, eşit zaman aralıklarında eşit yer değiştirmelere sahipse bu harekete düzgün doğrusal hareket, sahip olduğu hıza da sabit hız denir. Bu hareket tipinde hız sabittir. Dolayısıyla ivme sıfırdır.

Yukarıdaki grafikler, pozitif yönde hareket eden araca ait grafiklerdir. v sabit hızı ile düzgün doğrusal hareket yapan cismin aldığı yol X= v.t bağıntısı ile bulunur.

2. Düzgün Değişen Doğrusal Hareket

Doğrusal bir yolda hareket eden aracın hızı düzgün değişiyorsa bu harekete düzgün değişen doğrusal hareket denir. Bu harekette ivme sabit olduğundan sabit ivmeli harekette denilir. İvmenin sabit olması, aracın hızının her saniye ivme kadar artması ya da azalması demektir.

a. Düzgün Hızlanan Doğrusal Hareket

Bu hareket tipinde aracın hızı her saniye ivme kadar artıyordur. Pozitif yönde düzgün hızlanan araca ait grafikler aşağıdaki gibidir.

2. Düzgün Değişen Doğrusal Hareket

Doğrusal bir yolda hareket eden aracın hızı düzgün değişiyorsa bu harekete düzgün değişen doğrusal hareket denir. Bu harekette ivme sabit olduğundan sabit ivmeli harekette denilir. İvmenin sabit olması, aracın hızının her saniye ivme kadar artması ya da azalması demektir.

a. Düzgün Hızlanan Doğrusal Hareket

Bu hareket tipinde aracın hızı her saniye ivme kadar artıyordur. Pozitif yönde düzgün hızlanan araca ait grafikler aşağıdaki gibidir.

Konum – Zaman Grafiği

Konum–zaman grafiğinde eğim hızı verir. Eğimin değişimi nasılsa, hızın değişimi de o şekilde olur. Ayrıca eğimin işareti hızın işaretini belirtir.
Eğimin ve hızın işareti hareketin yönünü belirtir. Hızın işareti pozitif (+) ise, araç (+) yönde, negatif ise araç (–) yönde hareket ediyordur.

Şekildeki konum–zaman grafiğinde,

• I. aralıkta teğetin eğimi arttığı için hızda artıyordur. Eğimin işareti (+) olduğundan (+) yönde hızlanan hareket yapıyordur.
• II. aralıkta eğimin işareti (+), büyüklüğü ise azaldığından, (+) yönde yavaşlayan hareket yapıyordur.
  III. aralıkta eğim sıfır olduğundan hız da sıfırdır. Yani araç duruyordur.
• IV. aralıkta eğim (–) yönde arttığı için hareket (–) yönde hızlanandır.
• V. aralıkta eğim sabit ve işareti (–) olduğundan araç (–) yönde sabit hızlı hareket yapıyordur.

Hız – Zaman Grafiği

Hız–zaman grafiğinin eğimi ivmeyi verir. Eğimin değişimi ve işareti ivmenin değişimini ve işaretini verir.I. aralıkta eğim sabit ve işareti (+) olduğundan, ivme sabit ve işareti (+) dır. Benzer yorumu diğer aralıklar için de söyleyebiliriz. Grafik parçaları ile zaman ekseni arasında kalan alan yer değiştirmeyi verir.
Zaman ekseni üzerinde kalan (+) alan pozitif yöndeki yer değiştirmeyi, altında kalan (–) alan ise, negatif yöndeki yer değiştirmeyi verir. Toplam yer değiştirme alanların cebirsel toplamından bulunur. Hızın işaret değiştirdiği yerde araç yön değiştiriyordur.

İvme – Zaman Grafiği

İvme-zaman grafiklerinin altında kalan alan hız değişimini verir. Toplam hız değişimi alanların cebirsel toplamından bulunur. Cismin ilk hızı v0, toplam hız değişimi Dv ise, son hız vS = v0 + Dv eşitliğinden bulunur.

BAĞIL HAREKET

Bir cisim sabit bir noktaya göre zamanla yer değiştiriyorsa, bu cisim hareket ediyor demektir. Cismin hareketi sabit bir yere göre değilde başka hareketli bir cisme göre sorulursa durum değişir. Örneğin yan yana giden iki çocuk birbirlerine göre hareket etmezken, yerde duran sabit bir noktaya göre hareket ediyorlardır. Otobüs içinde koltukta oturan bir yolcu, otobüse göre hareket etmiyor fakat, yere göre, ya da başka hareketli bir cisme göre hareket ediyordur.

Buna göre, iki cismin birbirlerine göre, hareketine bağıl hareket, hızlarına da bağıl hız denir.
Bağıl hız,V _bağıl = V _cisim – V _gözlemci bağıntısı ile bulunur.

v_cisim : Cismin yere göre hızıdır.

v_gözlemci : Gözlemcinin yere göre hızıdır.

Bir aracın yerdeki sabit noktaya göre hızına yere göre hız denir. Hız vektörel bir büyüklük olduğundan, işlemler vektör kurallarına göre yapılacaktır. Yukarıdaki bağıntıya göre, cismin hızı aynen alınıp, gözlemcinin hızı ters çevrilerek vektörel olarak toplanır. Bileşke vektörün büyüklüğü bağıl hızın büyüklüğünü, yönü ise bağıl hızın yönünü belirtir.

Tek Doğrultuda Bağıl Hız

Araçlar aynı doğrultuda hareket ediyorsa,

a. Aynı yönde giden araçların birbirlerine göre bağıl hızlarının büyüklüğü, iki aracın hızlarının farkına eşittir. Yön olarak, aracın birine göre (+) ise, diğerine göre (–) dir. Yani araçlardan biri diğerini pozitif kabul edilen yönde gittiğini görüyorsa, diğeride onun negatif yönde gittiğini görür.

b. Zıt yönde giden araçların birbirlerine göre bağıl hızı, hızlarının toplamına eşittir. Bundan dolayı karşılıklı gelen araçlar birbirinin yanından geçerken çok hızlı geçiyormuş gibi görünürler.

İki Boyutta Bağıl Hız

Doğuya doğru gitmekte olan K aracının sürücüsü, kuzeye doğru giden L aracının gerçek hareket yönünü ve hızını göremez. K nin L yi gördüğü hız bağıl hızdır. Bağıl hızise, vb = vcisim – vgözlemci bağıntısından bulunur.

Örneğin her iki araç v hızı ile gidiyorsa, K nin L ye göre hızı denildiğinde, L gözlemci olur. Gözlenen K cisminin hızı aynen alınır, gözlemcinin hızı ters çevrilerek vektörel olarak toplanır. Hızların şiddetleri eşit ve aralarındaki açı 90° olduğundan bağıl hız çıkar. L nin K ye göre hızı ise,
vb = vL – vK den, L nin hızı aynen alınır, K nin hızı ters çevrilerek toplanır. Hız vektörleri arasındaki açı 90° olduğundan bağıl hız olur. Her iki araca göre bağıl hızlar eşit büyüklükte fakat zıt yönlüdür.

NEHİR PROBLEMLERİ

Nehir problemlerini, akıntı doğrultusunda ve akıntıya dik doğrultuda olmak üzere iki kısımda inceleyebiliriz.

1. Nehrin Akıntı Hızı Doğrultusunda Hareket

Düzgün ve sabit bir hızla akan nehirde, bir tahta parçası suya bırakılırsa, suyun hızına eşit bir hızla hareket eder. Eğer suda kayık, motor ve yüzen bir yüzücü varsa bunların iki tür hızı vardır.

a. Motorun Suya Göre Hızı

Durgun kabul edilen suda hareket eden motorun hızına suya göre hız denir.

b. Motorun Yere Göre Hızı

Suyun hızı ile, motorun suya göre hızının bileşkesine yere göre hız denir.

Akıntı hızının ırmağın her yerinde sabit ve va olduğu yerde, motor suya göre vm hızı ile gidiyorsa, motorun yere göre hızı, aynı yönlü iseler, vyer = vsu + vm toplamından bulunur. Motorun hızı akıntıya zıt yönde ise, üç durum vardır. vyer = vm + va bağıntısına göre,

1. v_m > v_a ise, motor akıntıya zıt yönde gider.
2. v_m = v_a ise, motor olduğu yerde kalır. Çünkü yere göre hızı sıfırdır.
3. v_m < v_a ise, akıntı motoru sürükler ve motor akıntı yönünde hareket eder.

Bu tür sorularda, yere göre yer değiştirme miktarı

X=V yer .t

bağıntısı ile hesaplanır.

2. Akıntıya Dik Doğrultuda Hareket

Akıntı hızının sabit ve va olduğu nehirde, motor suya göre vm hızı ile akıntıya dik doğrultuda L noktasına yönelik harekete geçiyor.

Fakat L noktasına çıkamıyor. Akıntı yönünde de yol alarak M noktasından kıyıya ulaşıyor.

Motorun karşı kıyıya çıkma süresi ırmağın genişliğine ve motorun suya göre hızının akıntıya dik bileşenine bağlıdır. Karşı kıyıya çıkma süresi,

d = v_m . t den bulunur.

Kayığın yere göre hızı, akıntının va hızı ile motorun suya göre vm hızının bileşkesine eşittir. |KL|, |LM| ve |KM| uzaklıklarını bulmak için bu doğrultulardaki hız ve t karşı kıyıya geçme süresi kullanılır.

|KL| = vm . t |LM| = va . t |KM| = vyer . t olur.

Her üç değer bulunurken aynı t süresi alınır.

Motorun hız vektörü L noktasının soluna yönelik olursa, nereye çıkacağını bulmak için vmx hız bileşeni ile va akıntı hızının büyüklüklerine bakılır.

1. vmx > va ise, L nin solundan kıyıya çıkar.
2. vmx = va ise, tam L noktasından kıyıya çıkar.
3. vmx < va ise, L nin sağından kıyıya çıkar.

Irmaktaki yüzücü ya da motorun karşı kıyıya çıkma süresi,motorun sura göre hızının akıntıyadik bileşeni ile ırmağın genişliğine bağlıdır.Akıntı hızının yönüne ve büyüklüğüne bağlı değildir. Motor ırmakta daima yere göre hız vektörü yönünde hareket eder . Irmaktaki iki motorun birbirlerine göre bağıl hızları ırmağın hızına bağlı değildir.