gamedschool

Manyetik Akı, İndüksiyon Akımı, Alternatif Akım ve Transformatörler konu anlatımı

11. sınıf Fizik · Elektrik ve Manyetizma

Lise · 11. sınıf · Fizik · Ünite: Elektrik ve Manyetizma · ~3 dk okuma

Manyetik akı (Φ = B·A·cos θ, weber); Faraday’ın indüksiyon yasası (ε = −N·ΔΦ/Δt) ve akı değişiminin yolları; Lenz yasası (indüksiyon akımı kendisini oluşturan değişime karşı koyar); jeneratörler ve alternatif akım (AC), frekans ve etkin değer, şebeke gerilimi 230 V – 50 Hz; doğru ve alternatif akım karşılaştırması; transformatörün yapısı ve çalışması (Vₛ/Vₚ = Nₛ/Nₚ), yükseltici ve alçaltıcı transformatörler, enerji iletiminde yüksek gerilim; indüksiyon ocağı, kablosuz şarj.

Manyetik akı ve indüksiyon

Manyetik akı (Φ): Bir yüzeyden geçen manyetik alan çizgilerinin miktarı

Φ = B · A · cos θ (B: manyetik alan, A: yüzey alanı, θ: alan ile yüzey normali arasındaki açı) · Birim: weber (Wb)

İndüksiyon (Faraday, 1831): Bir iletken halkadan geçen akı değişirse halkada indüksiyon gerilimi (emk) ve akımı oluşur.

ε = −N · ΔΦ / Δt (N: sarım sayısı)

  • Akı değişimi için: Mıknatısı bobine yaklaştırmak/uzaklaştırmak, alanı değiştirmek, halkanın alanını veya açısını değiştirmek (döndürmek)
  • Mıknatıs hareketsizse akım yoktur! Ne kadar hızlı değişirse, gerilim o kadar büyük olur.

Lenz yasası: İndüksiyon akımı, kendisini oluşturan akı değişimine karşı koyacak yönde oluşur (eksi işaretin anlamı) → enerjinin korunumunun sonucudur.

Jeneratör ve alternatif akım

Jeneratör (üreteç): Manyetik alan içinde döndürülen bobinde akı sürekli değişir ve alternatif gerilim üretilir → hareket enerjisi elektrik enerjisine dönüşür (HES, rüzgâr türbini, termik santral).

Alternatif akım (AC): Yönü ve büyüklüğü periyodik olarak değişen akım (sinüs biçimli)

  • Türkiye’de şebeke: 230 V (etkin değer), 50 Hz → akım saniyede 50 kez yön değiştirir (tam periyot 0,02 s).
  • Tepe değer ≈ 230 · √2 ≈ 325 V
  • Etkin değer: Aynı ısıyı üreten doğru akım değeri
Doğru akım (DC)Alternatif akım (AC)
YönSabitPeriyodik değişir
KaynakPil, akü, güneş paneliJeneratör, şebeke
Gerilimi değiştirmeZorTransformatörle kolay

Transformatörler

Transformatör: Alternatif akımın gerilimini yükselten veya düşüren araç

  • Yapısı: Ortak demir çekirdek üzerine sarılmış birincil (primer, Nₚ) ve ikincil (sekonder, Nₛ) bobin
  • Çalışması: Primerdeki AC çekirdekte değişen manyetik akı oluşturur → sekonderde indüksiyon gerilimi
  • ⚠️ Doğru akımla çalışmaz (akı değişmez).

Bağıntılar (ideal): Vₛ / Vₚ = Nₛ / Nₚ · Pₚ = Pₛ → Iₛ / Iₚ = Nₚ / Nₛ

  • Yükseltici: Nₛ > Nₚ (gerilim artar, akım azalır)
  • Alçaltıcı: Nₛ < Nₚ (telefon şarj adaptörü 230 V → 5 V)

Enerji iletimi: Santrallerden şehirlere elektrik yüksek gerilimle (ör. 380 kV) iletilir; akım küçük olduğundan tellerdeki ısı kaybı (I²R) azalır. Şehre gelince alçaltıcı trafolarla 230 V’a düşürülür.

Günlük hayatta indüksiyon: İndüksiyon ocağı, kablosuz şarj, kartlı geçiş sistemleri, metal dedektörleri

Kavramlar

manyetik akı
yüzeyden geçen alan çizgisi miktarı
indüksiyon
akı değişimiyle akım oluşması
alternatif akım
yönü periyodik değişen akım
transformatör
AC gerilimini değiştiren araç
etkin değer
aynı ısıyı veren DC değeri
Önemli noktalar
  • Φ = B·A·cos θ (weber)
  • Akı değişirse indüksiyon gerilimi oluşur: ε = −NΔΦ/Δt
  • Lenz: indüksiyon akımı değişime karşı koyar
  • Jeneratör döner bobinle AC üretir; şebeke 230 V – 50 Hz
  • Transformatör: Vₛ/Vₚ = Nₛ/Nₚ, yalnız AC ile çalışır
  • Yüksek gerilimle iletim ısı kaybını azaltır

Örnek soru ve çözümü

Soru

Bir transformatörün primerinde 1000, sekonderinde 50 sarım vardır. Primere 220 V uygulanırsa sekonder gerilimi kaçtır? Sekonder akımı 2 A ise primer akımı kaçtır (ideal)?

Çözüm

Vₛ = 220 · 50/1000 = 11 V (alçaltıcı). Pₛ = 11 · 2 = 22 W = Pₚ → Iₚ = 22/220 = 0,1 A.

Çözümlü örnekler

1. Mıknatıs bobinin içinde hareketsiz duruyorsa indüksiyon akımı oluşur mu? KolayÇözüm

Hayır; akı değişmediği için oluşmaz.

2. Grafiğe göre şebeke geriliminin periyodu ve frekansı nedir? OrtaÇözüm

Bir tam dalga 0,02 s sürer → T = 0,02 s, f = 50 Hz.

3. Elektrik neden yüksek gerilimle iletilir? Sayısal bir mantıkla açıklayınız. ZorÇözüm

Aynı gücü taşırken gerilim 100 kat artırılırsa akım 100 kat azalır; tellerdeki ısı kaybı I²R olduğu için kayıp 10 000 kat azalır.

Sık yapılan hatalar

  • Hareketsiz mıknatısın da akım oluşturduğunu sanmak.
  • Transformatörün doğru akımla çalıştığını düşünmek.
  • Yükseltici transformatörün gücü artırdığını sanmak (güç korunur).

Biliyor muydun?

Faraday 1831’de indüksiyonu keşfettiğinde bir politikacı “Bu ne işe yarar?” diye sormuş; Faraday’ın “Bir gün bundan vergi alacaksınız!” dediği anlatılır — bugün dünyadaki elektriğin çoğu bu ilkeyle üretiliyor!

Kendini dene

1. Manyetik akının birimi nedir?
  1. Tesla
  2. Coulomb
  3. Weber
  4. Volt
Cevabı göster

Doğru cevap: C) Weber · Wb.

2. İndüksiyon akımı oluşması için ne gerekir?
  1. Sabit bir mıknatıs
  2. Manyetik akının değişmesi
  3. Yalıtkan bir halka
  4. Yüksek sıcaklık
Cevabı göster

Doğru cevap: B) Manyetik akının değişmesi · Değişim.

3. Lenz yasası neyi ifade eder?
  1. İndüksiyon akımı kendisini oluşturan değişime karşı koyar
  2. Akı sabittir
  3. Akım her zaman artar
  4. Mıknatıs ısınır
Cevabı göster

Doğru cevap: A) İndüksiyon akımı kendisini oluşturan değişime karşı koyar · Lenz.

4. Türkiye’de şebeke frekansı kaçtır?
  1. 60 Hz
  2. 100 Hz
  3. 230 Hz
  4. 50 Hz
Cevabı göster

Doğru cevap: D) 50 Hz · Şebeke.

5. Grafiğe göre şebeke geriliminin tepe değeri yaklaşık kaçtır?
  1. 230 V
  2. 50 V
  3. 220 V
  4. 325 V
Cevabı göster

Doğru cevap: D) 325 V · Grafik.

Konunun tüm sorularını ve testlerini gamedschool’da çözebilir, yanlışlarını tekrar edebilirsin.

11. Sınıf Fizik konuları
Konuyu oyunla pekiştir

gamedschool’da bu konunun testlerini çöz, XP ve altın kazan, Pixel Dünyası’nda arkadaşlarınla buluş. Öğrenciler için ücretsiz.

Ücretsiz kayıt ol