Sekizinci sÕnÕf - e

Simeon Geoski
Ferdinand Nonkulovski
Sekizinci s n f
Sekiz yllk ilköretim
Düzenleyen:
Prof. d-r Nevenka Andonovska
Valentina Popovska, Prof.
Gorgi lievski, öretmen
Lektör:
Emiliya Veliçkova
lustratör:
Boban Avramovski
Makedonca'dan Türkçe'ye çeviri:
Aybeyan Selim
aban abani
Dil redaksiyonu:
Dr. Fatima Hocin
Doc. Dr. Fadil Hoca
Lektör:
Feyhan Ruid
Bilgisayar tasarm ve dizayn:
Boban Avramovski
Dimçe Geoski
Milço Avramoski
Düzelten:
Yazarlar
Yaync:
Makedonya Cumhuriyeti Eitim ve bilim bakanl
Bask:
Üsküp Dooel Grak merkezi
Tiraj: 700
Makedonya Cumhuriyeti Eitim ve bilim bakanl'nn 23.04.2010 tarihli 22-2350 sayl kararyla
bu ktabn kullanlmasna izin verilmitir.
CIP - “. ” , 373.3.016:53(075.2)=163.3
, : : ! / !, . - : " # ", 2010.
- 159 . : . ; 28 $%, , : . 158
ISBN 978-608-4575-99-3
1. , []
COBISS.MK-ID 84086538
Ç N DE K L E R
ELEKTRK VE MANYETK OLAYLAR
5
TTREMLER VE DALGALAR. SES
87
IIK OLAYLARI
107
ATOM VE NÜKLEER FZK
143
ÖDEVLERN ÇÖZÜMLER
157
BÜYÜKLÜKLER, BRMLER,
KAVRAMLAR
158
SEVGL ÖRENCLER!
Sekiz y&ll&k ilkö'retim okullar&n&n VIII. s&n&f&na, ya da dokuz y&ll&k ilkö'retim okullar&n&n IX.
s&n&f&na ait ve yeni müfredat program&na göre haz&rlanm&* olan Fizik ders kitab& sizin huzurunuza
sunulmu*tur.
Bu ders kitab&nda, hakk&nda k&s&tl& bilgilere sahip oldu'unuz +zik konular& ele al&n&p i*lenmi*tir.
Bu konular elektrik, manyetizma, titre*imli ve dalgasal hareket, ses, &*&k ve atom +zi'inin bir bölümünü içeren konulardan olu*maktad&r.
Bu ders kitab&, ö'renciyi te*vik eden, soru sormaya ve dü*ünceye sevk eden ve bunlar& yaparken
de'i*ik çizimler, resimlerle haz&rlanm&* problem ödevleri ve durumlar& ile desteklenmek suretiyle, *ahsi
hareket ve enstrümanlarla sizin ilerlemenizi ve geli*iminizi sa'layacak *ekilde tasarlanm&*t&r.
Bu ders kitab&, interaktif ö'retim yöntemi do'rultusunda bir tasar&yla haz&rlanm&* olup, özellikle
dü*ünerek ve denemelerde bulunarak, usul ve esaslar&n ke*fedilmesini gerektiren faaliyetlere özel önem
verilmi*tir.
Fiziksel içerikler, nereden geldikleri belli olmayan gerçekler ve tan&mlar kümesi olarak
verilmemi*tir. Bilakis, bu bilgilere ula*mak için geçilen süreçlerin sergilenmesine ve ö'rencilerin bu sürece aktif olarak kat&lmas& için imkân sa'lanmaya çal&*&lm&*t&r. Bu yüzden, bu ders kitab&, daha ilginç ve
uyulabilir ko*ullar& önerecek *ekilde düzenlenmi*tir. Sizden beklenen *ey, bu meselelerin çözüm sürecine
aktif olarak kat&lman&zd&r. Bu *ekilde, +zik konusundaki bilgilerinizin olu*turulmas& ve benimsenmesinde
do'rudan katk&da bulunmu* olacaks&n&z.
<ster grup halinde, ister bireysel olsun, de'i*ik giri*imlerde bulunmak suretiyle, derslerin organizatörü ve yönlendiricisi olarak ö'retmenle aktif i*birli'i içinde olmak gerekmektedir.
Ara*t&rma s&ras&nda, gözlemleyecek, ölçecek, öngörecek, dü*ünecek ve sorular&n&za cevap
bulacaks&n&z. Elde edilen sonuçlar&n do'rulu'u, yeni giri*imlerle kontrol edilecektir. Bu *ekilde elde edilen bilgiler daha kaliteli ve daha uzun süreli olmas&na ra'men siz bu yöntem sayesinde k&sa zamanda
ilerleyeceksiniz.
Her konu bütünlü'ü sonunda, elde etti'iniz bilgiler do'rultusunda çözebilece'iniz veya
cevaplayabilece'iniz test *eklinde sorular ve ödevler verilmi*tir.
Bu ders kitab&n&n müelli>eri, bu konsepsiyon arac&l&'&yla, sizin merak ve hayallerinizi te*vik etmeyi amaçlam&*lard&r. Bu *ekilde, +zik konusunda bilgi edinmenin yan& s&ra, yarat&c& yeteneklerinizi ve
bunlar&n uygulanma tekniklerini geli*tirmi* olacaks&n&z.
Ö'renme s&ras&nda, belirli içeriklerin konular& hakk&nda bilgi sahibi olduktan sonra, belki ondan
sonra ara*t&rma yapma iste'i meydana gelecek ve grup halinde ya da bireysel olarak baz& projeler seçip
bunun üzerinde çal&*ma yapacaks&n&z. Bu durumda, ö'retmeninizden tavsiye ve yard&m isteyiniz.
Üsküp, 2010-07-30
Müellifler
ELEKTRK VE MANYETK OLAYLAR
Elektrik yükleri ve bunlarn
karlkl etkileimi
6
Elektrik akmnn ii ve gücü
39
Elektronlar, iyonlar ve elektrik
11
Elektrik okunun tehlikeleri ve
korunma
42
Elektrik. letkenler, yaltkanlar
ve yariletkenler
15
Mknatslar ve manyetik alan
48
Elektrik devresi ve unsurlar
17
Elektriin mknatslk etkisi
53
Elektik akmnn etkileri
20
Elektrik akmnn geçtii
iletkene mknats alannn etkisi
62
Elektrik gerilimi
23
Elektromanyetik indüksiyon
66
Elektrik direnci
27
Alternatif
akm elde etme.
Jeneratör
70
Om kanunu
30
Transformatörler
75
Harcayclarn elektrik devresine
balanmas
33
Yariletkenler
79
Elektik sas. Kondansatörler
36
Yariletken cihazlar
82
Elektrik yükleri ve bunlarn
karlkl etkileimi
Y&kan&p kurutulan saç&n&z& plastik tarakla
tarad&'&n&zda neler fark edeceksiniz? Saçlar&n tara'a
do'ru hareket etti'ini göreceksiniz. Ayn& tara'&,
ufak kâ'&t parçac&klar&na yakla*t&rm&* olursak, kâ'&t
parçac&klar&n&n tara'a do'ru yükseldi'ini, sonra
itildi'ini görürüz. (resim. 1.1 ve resim. 1.2).
Deneyelim:
Temiz bir bezi bir balona sürtün. Sonra bu balonu
duvara yana*t&r&n veya saçlar&n&z&n üzerine koyun.
Neler fark edeceksiniz? (resim. 1.3. ve resim. 1.4).
Resim. 1.1
Resim. 1.2
Balonu silkelemek suretiyle “statik” enerji elde
etmi* oluyoruz. Bu statik enerji sayesinde balon duvara
“yap&*&r” veya, saç gibi ha+f cisimleri kendine do'ru
çeker.
1. deney:
Yünlü kuma*la plastik bir tara'& sürtün ve 1.5slika
1.5 a) resminde gösterildi'i gibi ipe as&n. Buna, yine
yünlü kuma*la sürtünmü* ba*ka bir tarak yakla*t&r&n
ve olanlar& izleyin. Taraklar birbirini itecektir.
Resim. 1.4
Resim. 1.3
2. deney:
Plastik tara'& yeniden yünlü bir kuma*la elektriklendirin ve 1.5.slika 1.5 b) resminde gösterildi'i
gibi as&n. Bu tara'a, ipek kuma*la sürtünmü* bir cam
çubuk yakla*t&r&n ve olanlar& izleyin. Tarak ve cam
çubuk birbirini çekecektir. Birinci ve ikinci deneyde
görüldü'ü gibi, sürtünmek suretiyle maddelerin,
birbirini itme veya çekme gibi ortak özellikler elde
edebilecekleri sonucuna varabiliriz.
a)
b)
Bu çekme veya itme özelli'i için Gilbert, elektrik
ifadesini kullanm&*t&r.
Elektri'in ta*&y&c&lar& ve nedenlerine elektrik
yükleri ad& verilir çünkü bu elektrik, statik elektrik
diye adland&r&lan göreceli bir durgunluk içindedir.
6
Resim. 1.5
3. deney:
Merkezi su *ebekesine ba'l& olan muslu'u, ince su ak&nt&s& ç&kacak *ekilde
aç&n (resim 1.6.). Bir polivinil plastik çubu'u yünlü kuma*a sürterek su ak&nt&s&na
yakla*t&r&n. Elektriklenmi* plastik çubuk ile ince su ak&nt&s& aras&nda ortak bir eylem
meydana geldi'i ve bu yüzden ince su ak&nt&s&n&n yön de'i*tirdi'i görülecektir. Bu
ortak eylem, plastik çubuktaki statik elektriklenme ve hareket halinde olan suyun
elektriklenmesi aras&nda meydana gelir.
Ne dü*ünüyorsunuz: Kütleler sadece sürtünme ile mi elektriklenebilir? Hay&r.
Elektrik, dokunma veya elektrik in>üensi denen yöntemlerle de meydana gelebilir.
Resim. 1.6
Pozitif ve negatif elektrik
<pek kuma*la sürtünmü* olan cam çubu'un pozitif elektrik ile yüklendi'i, yünlü kuma*la sürtünmü*
olan plastik çubu'un ise, negatif elektrikle yüklendi'i kabul edilmi*tir (resim. 1.7).
a) sürtünmeden önce
b) sürtünme s&ras&nda
c) sürtünmeden sonra
Resim. 1.7
Unutmayal&m: Sürtünme s&ras&nda, cisimlerin hangi malzemeden yap&lm&* olduklar& önemlidir.
Polivinil plastik çubu'u yün bezle sürttü'ümüzde neler olmaktad&r?
Polivinil plastik çubu'u yünlü kuma*la sürttü'ümüzde, kuma*taki elektronlar&n bir k&sm& çubu'a
geçmi* olur ve daha çok negatif elektri'e sahip olmas& nedeniyle, bunun negatif elektriklenme oldu'u
ifade edilir.
Yünlü kuma* ise, negatif elektri'in bir k&sm&n& kaybetti'inden pozitif elektrik ile yüklü oldu'u ifade
edilir.
Dokunma ile elektriklenme
Elektriklenmemi* bir elektroskopa (resim
1.8 ve resim.slika 1.8 1.9) (negatif veya pozitif
yüklü) elektriklenmi* bir çubuk yakla*t&rm&*
olursak, elektroskopun yapraklar&n&n aç&ld&'&n&
görece'iz. Bu ise, elektroskopun her iki
yapra'&n&n, çubu'un elektri'iyle yüklenmi*
oldu'unu göstermektedir.
Resim. 1.8
Resim. 1.9
7
Elektriklenmi cisimlerin karlkl etkileimi
Elektriklenmi* cisimlerin kar*&l&kl& etkile*imini tespit etmek için a*a'&daki deneyi gözlemleyece'iz.
Pozitif elektrikle yüklenmi* iki cam çubuk al&yor (resim. 1.10) ve birbirine yakla*t&r&yoruz. Çubuklar
aras&nda bir itme kuvveti meydana geldi'ini görece'iz.
a)
cam
çubuk
cam
çubuk
b)
plastik
çubuk
itme kuvveti
Resim. 1.10
Pozitif elektrikle yüklenmi* bir cam
çubuk ve negatif elektriksel yüklenmi*
bir plastik çubuk alarak birbirlerine
yakla*t&r&yoruz (resim. 1.10 b). Farkl&
elektrikle yüklenmi* olan cisimlerin aras&nda çekme kuvveti meydana
geldi'ini görece'iz.
çekim kuvveti
Bu deneylerden *u sonuç ç&kmaktad&r: Ayn cins elektrikle yüklenmi olan cisimler birbirini
itmekte, farkl cins elektrikle yüklenmi olan cisimler ise birbirini çekmektedir.
Elektriklenmi* cisimlerin kar*&l&kl& etkile*imi belirli bir alanda meydana gelmektedir. Bu alana
elektrik alan denmektedir. Elektrik alan&, a*a'&daki 1.11 a) ve 1.11 b) resimlerinde gösterildi'i gibi,
gra+k olarak elektrik kuvvet çizgileriyle temsil edilmektedirler.
a)
Resim. 1.11
b)
Elektrik kuvvet çizgileri, elektrik alan&n& ve onun güç, yön ve istikamet gibi özelliklerini temsili
olarak göstermektedir. Elektrik kuvvet çizgilerinin pozitif elektrik yükünden ç&k&p negatif elektrik yüküne
do'ru ak&*& *eklinde gösterilmesi ortak kabul görmü*tür. 1.11 e resminde, iki farkl& elektrik yükü (resim
1.11 a) ile iki ayn& elektrik yükü (resim 1.11 b) aras&ndaki elektrik alan&n&n çizimi gösterilmektedir.
Elektriklenmi* cisimler söz konusu oldu'unda, elektrik kuvvet çizgileri, pozitif elektrikli cismin
yüzeyinden ç&k&p, negatif elektrikli cismin yüzeyinde son bulmaktad&r. Bu yüzden, elektrik kuvvet
çizgilerinin “aç&k” oldu'u ifade edilmektedir. Bu ise, elektriklenmi* cisimlerin elektrikli'inin, sadece
onlar&n kendi alanlar&nda yay&lm&* oldu'u gerçe'ini ortaya ç&karmaktad&r.
Bir cam kavanoz içinde hintya'& ve susam veya afyon tohumu koyuldu'u takdirde, elektrik alan&n&
pratik olarak tespit etmek mümkündür. Elektrostatik elektrik kayna'&n&n kutuplar&na ba'l& iki telin bu
cam kavanoz içine sokulmas& suretiyle bu deney yap&labilir.
8
T - Metal topuz
Elektroskop
< - <zolasyon (yal&tkan)
Bu cihaz sayesinde, elektrik yüklü cisimleri ara*t&rabiliriz. Hangi cismin elektrik yükü
bulundurdu'u ve bu cisimlerdeki elektrik yükünün
miktar&n& tespit etmek mümkündür.
K - Küre
Y - Yaprak
Ç - Çubuk
1.12 a) resimde bu cihaz&n k&s&mlar&n& görebilirsiniz. Pratik olarak de'i*ik *ekillerde elektroskoplar bulunmaktad&r. Metal topuzun yerine, genelde
metal bir plak tak&lmaktad&r (resim. 1.12 b).
a)
b)
Resim. 1.12
Elektrik yüklü bir çubu'u metal topuza
dokundurdu'umuz zaman, cihaz&n yapra'&
aç&lmaktad&r. Bu yapra'&n aç&l&* sebebini tahmin
edebilir misin? Ayn& cins elektrik yükleri birbirini
itmektedir. Yapra'&n aç&l&* miktar&, asl&nda cismin
elektrik yük miktar&n& göstermektedir.
a)
b)
Elektrik inüans
Resim. 1.13
Elektrik yüklü olmayan bir elektroskopun yan&na (resim. 1.13)
elektrik yüklü bir çubuk yakla*t&r&l&rsa, onun elektrik alan&n&n etkisiyle,
kar*&t elektrik yüklü cisimleri kendisine çekecek, ayn& elektrik yükü ise
itecektir. Bu durumda, elektri'in ayr&*mas& sa'lanm&* olacakt&r.
Elektrik alannn etkisiyle nötral cisimlerde, elektrik yüklerinin
ayrmas olayna elektrik inüans ad verilir.
Elektroskopu kal&c& olarak elektrikle yüklemek istersek, metal topuzu
parma'&m&zla dokunmam&z gerekmektedir. Bu dokunma s&ras&nda
cihaz&n (bu durumda negatif yüklü) elektri'ini kald&rm&* oluruz. E'er
parma'&m&z& ve elektrik yüklü çubu'u ayn& anda çekmi* olursak, elektroskop, kal&c& olarak elektrikle yüklü kal&r.
Elektrik in>üans olay&na do'ada çok s&k rastlanmaktad&r. Yeryüzünde
birçok cismin, elektrik in>üans&n&n etkisiyle, elektrik yüklü bulutlardan
elektrikle yüklendikleri bilinmektedir. Dolay&s&yla bu olay, bulut ile
yeryüzü aras&nda elektrik bo*al&m& meydana gelerek, y&ld&r&m olarak
adland&rd&'&m&z do'a olay& gerçekle*mektedir.
In>uentna masina
Resim. 1.14
Bunun d&*&nda, elektrik in>üans& olay&, statik elektrik üreten makinelerde de kullan&lmaktad&r.
Bu cihaz arac&l&'&yla cisimler kolayl&kla elektrikle yüklenmektedirler (resim.1.14). Bu cihaz&n
çal&*ma prensibi, elektrik in>üans& olay&na dayanmaktad&r. Bu yöntem ise *udur: Bu cihaz, metal folya
ile kaplanm&* ve radyal olarak yerle*tirilmi* çift elektrikli iki plaktan ibarettir.
9
Ayn& eksene yerle*tirilmi* olan bu plaklar, ters yönde dönmektedirler. Kolektör taraklar yerle*tirilmi*
olan bu plaklar&n biri pozitif, di'eri negatif elektrik miktar yükünü “toplamaktad&r”. Bu iki plak, metal
çubuklar&n uçlar&na ba'lanm&*t&r.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. <pek kuma*a sürtünmü* olan bir cam çubu'unu, küçük ka'&t parçalar&na yakla*t&rm&* olursak neler
olacak?
2. Hareket etmeyen elektri'e ne ad verilir?
3. Hangi cisme elektrik yüklü cisim denir?
4. Cisimler ne *ekilde elektrikle yüklenmektedir ve elektronlar nas&l ula*maktad&r?
5. Sürtünen cisim ve ilgili kuma*&n farkl& elektrik yüküne sahip olduklar&n& nas&l ispat edebiliriz?
6. <ki elektrik yüklü cismin ayn& elektrik türüyle yüklenmi* oldu'unu nas&l ispat edebiliriz?
7. A*a'&daki resimlerden a) *&kk&ndaki resim do'ru ise, b) ve c) *&klar& nas&ld&r?
a)
b)
c)
Resim. 1.16
8. Metal topuz neden çubu'u önce kendine çekmekte, daha sonra itmektedir?
Resim. 1.16
10
Elektronlar, iyonlar
ve elektik
Bu bölümde, de'i*ik maddelerde elektri'i ta*&yan parçalar& ele alaca'&z.
Deneyelim:
Metallerde elektrik ta*&y&c&lar&;
Elektrolitlerde elektrik ta*&y&c&lar& ve gazlarda elektrik ta*&y&c&lar&.
Metallerde elektrik tayclar
Metaller kristal bir yap&ya sahiptir ve atomlar düzgün alansal kafes
*eklinde dizilmi*lerdir (resim 2.1).
Her atom bir veya daha fazla elektron serbest b&rakabilir ve bu
elektronlar bu kafes içinde her yöne s&n&rs&z olarak “dola*abilirler”.
Metallerdeki pozitif iyonlar, elektronlar gibi hareketli de'ildir, fakat
kendi aralar&nda ba'l&d&r ve metaldeki yerlerine “sabitlenmi*tir”. <yonlar,
sadece “dengesel durum” olarak adland&rabilece'imiz kendi yerlerinde
titre*ebilirler. Pozitif iyonlar metal içinde hareket edemedikleri için, onlar
elektri'in ta*&y&c&lar& olamazlar.
Metallerdeki kristal kafesi, daha basit bir *ekilde, (resim. 2.2)’de
gösterildi'i gibi mekanik modelle kar*&la*t&rabiliriz. Bu modele göre
iyonlar, birbirlerine elastik yayla ba'lanm&* olan topçuklara benzetilebilir.
Buna kar*&l&k, atomlardan serbest kalm&* olan elektronlar, kristal kafesin
olu*mas& s&ras&nda belirli bir atoma ba'l& de'ildir. Bu elektronlar, kristal
kafesteki pozitif iyonlar aras&nda, bir “gaz” gibi her tarafa kaotik bir
hareket halindedirler. Metallerdeki bu elektronlar, “serbest elektronlar”
olarak adland&r&l&r.
Resim. 2.1
metallerde kristal
*ebekenin modeli
Resim. 2.2
hareketsiz iyonlar
Serbest elektronlar hareketlidir ve metalin her boyutuna hareket edebilirler (resim. 2.3).
Bir metal cisim, mesela bir tel, farkl& elektrik miktarl& yüklerinin elektrik alan& aras&na girerse, o zaman serbest elektronlar, elektrik alan&n&n
etkisiyle elektriklenmi* cismin pozitif taraf&na do'ru hareket etmeye
ba*lar.
serbest elektronlar
Resim. 2.3
Elektrik yüklerinin (elektronlarn), elektrik alan içindeki
yönlendirilmi hareketine elektrik denir.
Metallerde elektrik ta*&y&c&lar& elektronlard&r. Elektronlar “e” har+
ile i*aret edilmektedir, bu elektrik miktar&n&n en küçük oldu'u kabul
edilmektedir ve temel elektrik yükü olarak adland&r&l&r.
Resim. 2.4
11
Temel elektrik yükünün elektrik miktar& çok küçük oldu'u için, elektrik yükü için kulon denen daha
büyük bir ölçü birimi kullan&lmaktad&r (1 C).
Bu iki ölçü birimi aras&ndaki oran *öyledir:
1 C = 6 240 000 000 000 000 000 e- ˜ 1018 eDo'rusu:
1 e- = 0,000 000 000 000 000 00016 C = 1,6 ˜ 10-19C
Kulon ölçü birimi *u *ekilde tarif edilebilir:
Bir kulon (1 C); 6,24 trilyon temel elektrik yükü miktar (6,24 · 1018) içeren elektrik miktardr.
Elektrolitlerde elektrik tayclar
Suda eritildi'i zaman, bir maddenin pozitif ve negatif iyonlara parçalanmas& s&ras&nda elektrolit
olay& meydana gelir.
Deneyelim:
Bir kab&n içinde bulunan temiz suya, pilin
pozitif ve negatif kutuplar&na ba'lanm&* elektrolitler soktu'umuzda ve bu devreye bir ampül
ba'lad&'&m&zda neler olmaktad&r (resim. 2.5).
Resim. 2.5
Kapta sadece su bulundu'u zaman, ampülün yanmad&'&n&
görürüz. Ayn& kaptaki suyun içine bak&r sülfat ekledi'imizde,
belli bir zamandan sonra ampülün yanmaya ba*lad&'&n&
görürüz. Peki, su dolu kapta ne olmu*tur?
Temiz suya tuz, baz veya asit kondu'unda, elektrolitik
çözülme denen olay meydana gelmektedir. Bu demektir
ki, tuz, baz veya asitler bu durumda kendi bile*enlerine
ayr&*maktad&rlar. Bak&r sülfat söz konusu oldu'u zaman
bu bile*ik, pozitif yüklü olan bak&r iyonu ve negatif yüklü
SO4 gurubuna ayr&*maktad&r (resim. 2.6). Bazlar&n, tuzlar&n
ve asitlerin ayr&*t&'& parçac&klara iyonlar denir. Suyun
gerçekle*tirdi'i bu sürece elektrolitik ayr&*ma denir. Elektrik alan&n etkisiyle bak&r&n pozitif yüklü iyonlar& negatif
yüklü elektroda, SO4 gurubu negatif yüklü iyonlar& ise
Resim. 2.6
pozitif yüklü elektroda do'ru hareket etmektedir.
Bu durumda, bak&r&n pozitif yüklü iyonlar& ve SO4 gurubu negatif yüklü iyonlar&, elektrolitteki elektri'in ta*&y&c&lar&d&r ve bundan *öyle bir sonuç ç&kar&labilir: Elektrolitlerde elektrik
ta*&y&c&lar&, iyonlard&r.
Negatif elektrolite katot (K), pozitif elektrolite ise anot (A) denir.
Gazlarda elektrik tayclar
Genel olarak gazlar&n neutral moleküllerden (pozitif ve negatif elektrik birbirine e*ittir) yap&lm&*
oldu'u bilinmektedir. Gazlar&n elektrik ta*&y&c&lar& yoktur.
Bir gazda, hangi *artlarda elektrik ta*&y&c&lar& meydana getirebiliriz?
12
Aratralm:
2.8 resminde gösterildi'i *ekilde bir deney
yapal&m. Elektriklenmi* plaklar&, elektriklenmemi*
bir elektrometreye ba'layal&m. Elektrometrenin sayac& hareket ediyor, demek ki plaklar
elektrikle*mi*tir.
Resim 2.8 plaklar aras&na k&v&lc&m yerle*tirirsek
plaklar&n elektri'ini kaybetti'ini görece'iz, yani
elektrometrenin sayac& tekrar s&f&ra dönecektir.
Resim. 2.7
Resim. 2.8
Elektrometrenin elektri'inin kaybetmesinin nedeni k&v&lc&m etkisiyle elektrikle*mi* plaklar aras&nda
elektrik ta*&y&c&lar&n&n meydana gelmesidir. Demek ki, k&v&lc&m etkisiyle gazlarda moleküllerin kaotik
(düzensiz) hareketi artar ve herhangi bir elektron serbestlenir. Elektron kaybetmi* molekül pozitif iyon
gibi davran&r. Demek ki, gazda pozitif iyonlar ve elektronlar meydana gelir.
Gazlarda pozitif iyonlarn ve serbest elektronlarn
meydana gelmesi olayna iyonlama denir.
Röntgen &*&nlar&, uzay &*&nlar&, radyoaktif &*&nlar v.s. gibi
&*&nlarla yap&lan iyonla*ma k&v&lc&m ile yap&lan iyonla*madan
çok daha büyük olacakt&r. Resim 2.9 elektrikle*mi* plaklar
aras&nda pozitif iyonlardan ve negatif elektronlardan bir “ sel
”olu*maktad&r. Bununla elektronlar pozitif yüklü elektroda,
iyonlar negatif yüklü elektroda hareket etmektedirler.
Resim. 2.9
Gazlarda elektrik akm iletkenleri iyonlar ve elektronlardr.
Laboratuar *artlar&nda elektrik yükü ta*&y&c&lar&
olu*mas& resim 2.10 gösterilen deney ile yap&labilir.
<n>uent makinenin pozitif yüklü topuna negatif
yüklü topundan birkaç santimetre uzakl&kta bulunan
plasterinden topa bir çivi tak&l&r.
Resim. 2.10
Elektrikle*menin belli bir seviyesi için çividen topa do'ru bir &*&k
ç&kt&'&n& görece'iz. Demek ki, elektrikle*menin atlamas& meydana gelmektedir. Bu durumda toplar aras&ndaki k&s&mda iyonlardan ve elektronlardan
sel olu*turan elektrik alan& olu*maktad&r. Bu *ekilde k&sa vadeli büyük
s&cakl&k yans&tan çok güçlü elektrik ak&m& olu*abilir.
Bu olay do'ada elektrikle*mi* bulutlar ve yeryüzü aras&nda olursa
bu k&v&lc&ma y&ld&r&m denir. Bulut ve yeryüzü aras&ndaki k&v&lc&m&n
bo*alt&lmas&na *im*ek denir.
Resim. 2.11
13
-
+
Resim. 2.12
Gazlarda elektri'in iletimi olay&, gaz&n kapal& ve
sadele*mi* olmas& durumunda daha kolay elde edilebilir (resim 2.12). Camdan bir boruya sadele*mi*
gaz koyulur ve elektrotlar yüksek gerilim üreten bir
kayna'a ba'lan&r. Elektrotlar aras&ndaki güçlü elektrik
alan& yüzünden elektrikle*mi* parçac&klar ( elektronlar
ve iyonlar) büyük enerjiye sahip olurlar ve bununla
onlar&n hareketi h&zlan&r. Bununla elektrikle*mi*
parçac&klar ve neutral moleküller aras&nda çok say&da
yüzle*me olur ve bu sayede çok say&da elektrik iletkenleri olu*ur.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. Metallerde ve gazlarda elektrik yükleri kimin etkisi alt&nda hareket ediyor?
2. Gazlarda elektrik ak&m& iletkenleri hangileridir?
3. Temel elektrik yükü nedir?
4. Elektrik yükü ölçü birimi hangisidir ?
5. Metallerde, elektrolitlerde ve gazlarda elektrik ak&m& ileticilerini say&n&z?
14
Elektrik. letkenler, yaltkanlar
ve yariletkenler
Resimde metal çubuk yard&m&yla negatif elektrikle*mi* ve bir elektrikle*memi* elektroskop
ba'lanmas& gösterilmi*tir.
Ne fark ediyorsunuz?
Elektrikle*mi* parçac&klar nas&l hareket ediyor (hangi elektroskoptan hangisine)?
Birinci ve ikinci elektroskopun yapraklar&na ne olur?
Elektroskoplar a'aç çubukla ba'lan&rsa ne olur?
Resim. 3.1
Resim. 3.2
Resim 3.1 de elektrik yükleri elektrikle*mi* elektroskoptan
elektrikle*memi* elektroskopa hareket eder. Elektrikle*mi*
elektroskopun yapraklar& belli bir derece için kapan&r,
elektrikle*memi* elektroskopun yapraklar& ise ayn& derece için
aç&l&r. Elektroskoplar a'aç çubuk ile ba'lan&rsa elektrikle*mi*
elektroskop elektrikli di'eri ise elektriksiz kal&r. (resim 3.2)
Elektrik yüklerinin (en s&k elektronlar&n) bir yerden ba*ka bir yere yönlü hareketine elektrik ak&m&
denir.
Elektrik ak&m&n& ileten maddelere iletkenler, iletmeyenlere yal&tkanlar denir. Fakat bu ikisi aras&nda
kesin bir s&n&r çizilemez, baz&lar& baz& durumlarda iletken baz& durumlarda ise yal&tkand&r.
Resim 3.3 te iletkenlerde serbest elektron
say&s&, resim 3.4 ise yal&tkanlardaki elektron say&s&
gösterilmi*tir. <yi iletkenler örne'i olarak: gümü*,
bak&r, alüminyum, alt&n, kömür v.s. verebiliriz. <yi
yal&tkanlar örne'i olarak: cam, lastik, plastik maddeler, polietilen v.s. verebiliriz.
Resim. 3.3
Resim. 3.4
Yar&iletkenler özel davranan maddelerdir. Yar&iletkenler iyi iletkenler olan metaller ve izolatörler (yal&tkanlar) aras&nda bulunan maddelerdir. Dü*ük s&cakl&kta yar&iletkenler yal&tkand&r, yüksek
s&cakl&kta ise kötü iletkendir. Yar&iletkenlerde elektrik yükü ta*&y&c&lar& çok azd&r. Yar&iletkenlerin kristal
a'& iste'e göre kendi kimyasal yap&s&na uyumla*t&r&lmas&
önemlidir. Bunu silisyumun kristal yap&s&n& inceleyen birkaç
bilim adam& farketmi*tir. Silisyumun kötü iletken oldu'u
biliniyormu*, fakat ona arsen metali kat&ld&'&nda daha iyi
iletken oldu'u farkedilmi*.
Resim. 3.5
15
Uygulanmada, yar&iletkenlerin bu özelli'i onlara büyük önem kazand&rmaktad&r.
Yar&iletken örne'i olarak: silisyum, germanyum, baz& oksitler, sül+tler v.s. verebilir.
Elektrik akm
Yaln&z ayn& yönde hareket eden elektrik ak&m&na tek yönlü elektrik ak&m&, yönünü de'i*tiren elektrik
ak&m&na ise de'i*ken (alternatif) ak&m denir.
Elektrik akmn belirleyen en önemli büyüklüü onun iddetidir. Elektrik akm iddeti I
haryle iaret edilir.
Elektrik ak&m&n&n *iddeti iletkenin eksen kesitinden geçen
S
elektrik yüküyle do'ru orant&l&, iletkende geçme zaman&yla ters
orant&l&d&r. (resim 3.6)
= 1 C, t = 1 s, I = 1 A , q
ise
Resim. 3.6
Elektrik
akm iddetini ölçen uluslar aras ölçü birimi 1
amper (A) dr. 1 kulonluk elektrik yükünün iletkenin eksen kesitinden 1 saniyede geçmesiyle elde edilen elektrik ak&m&n&n *iddeti
1amperdir. Yukar&daki ba'&nt&dan:
A
Amperden daha büyük ve daha küçük ölçü birimleri unlardr:
1kA = 1000 A (1 kiloamper); 1MA = 1 000 000 A (1 megaamper)
1mA = 0,001 A (1 miliamper); 1@A = 0,000001 A (1 mikroamper)
Resim. 3.7
Elektrik ak&m *iddeti ampermetreyle ölçülür (resim 3.7), *ematik ifadeyle bir dairenin içine yaz&lm&*
olan “ A” har+yle gösterilir. Resim 3.7 deki ampermetrenin ibresinin gösterdi'i elektrik ak&m *iddeti
ne kadard&r? <bre 0,2 amperi gösterir.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. Resim 3.8 ibre kaç amperi gösteriyor?
2. <ki dakika için iletkenin eksen kesitinden 240 C elektrik yükü geçiyor.
Elektrik ak&m&n *iddeti ne kadard&r?
3. A*a'&dakilerden hangisi do'rudur? Metaller elektrik ak&m& iletir, çünkü:
a) serbest iyonlar& vard&r
b) serbest elektronlar& vard&r
Resim. 3.8
4. Elektrik ak&m *iddeti üç amper olan iletkenin eksen kesitinden üç saniyede ne kadar elektrik yükü
geçer?
5. Resim 3.9 elektrik yüklerinin hareketi gösterilmi*tir. A*a'&dakilerden
hangisi do'rudur?
a) Elektrik yükleri iletkenin yüzeyinde hareket eder;
b) Elektrik yükleri iletkenin içinde hareket eder;
c) Elektrik yükleri iletkenin tüm hacminde hareket eder.
16
tel
Resim. 3.9
Elektrik devresi
ve unsurlar
Hayatnzda hiç elektrik akmn gördünüz mü?
Elektrik ak&m& ne zaman ve nerede akar? Onu hangi özellikleriyle tan&yorsunuz?
Bu sorulara cevap arayal&m.
Bir batarya, iki iletken ve bir ampül al&n. <letkenlerle ampulü bataryaya ba'larsan&z ampül &*&k
yapacakt&r. (resim 4.1)
a)
b)
c)
Resim. 4.1
Resim 4.1 a) da gibi bataryaya ampül iletkenlerle elektrik devresinde ba'l& oldu'u için ampül &*&k
saçar. Resim 4.1 b) de oldu'u gibi bataryay& devreden ç&kart&rsak ampül &*&k saçmayacakt&r. Resim 4.1
c) de oldu'u gibi *imdi ise iletkenleri devreden ç&kart&rsak ampül &*&k saçmayacakt&r.
Ampül sadece ondan elektrik ak&m& geçti'inde yani bir kutuptan
di'er kutupa elektrik yükü ta*&nmas& durumunda &*&k saçar.
Resim 4.2 elektrik yüklerinin iletkenlerde ta*&nmas& çizim ile
gösterilmi*tir.
Resim. 4.2
Gördü'ümüz gibi elektronlar kayna'&n bir kutupundan iletkenler
yard&m&yla harcay&c&ya, yine iletken yard&m&yla kayna'a ve kayna'&n
içinde hareket etmektedirler. Resim 4.3 resim 4.1 deki deneyin
*ematik gösterili*idir. Slika 4.3
Elektrik ak&m&n& daha iyi aç&klamak için devre sözcü'ü al&nm&*t&r.
Resim. 4.3
Elektrik devresi bir bütün olarak u ksmlardan olumaktadr:
elektrik akm kayna ve kaynaa iletkenlerle bal harcayc.
Elektrik devrenin elemanlar
Elektrik devresinin temel elemanlar& *unlard&r:
- elektrik ak&m& kayna'&
- harcay&c&
- iletkenler (resim 4.4)
elektrik devre elemanlar&
Resim. 4.4
17
Elektrik devresiyle daha güvenli çal&*mak için devreye anahtar, sigorta ve ölçü aletleri tak&l&r. En s&k
kullan&lan elektrik ak&m& kaynaklar& ise batarya, akümülatör ve elektrik santrallerindeki jeneratörlerdir.
Elektrik ak&m& kaynaklar&nda s&kça mekanik enerji, kimyasal enerji veya ba*ka bir tür enerji elektrik
enerjisine dönü*ür.
Harcay&c& olarak çok say&da ayg&tlar vard&r, onlardan baz&lar& *unlard&r: ampül, televizyon, elektrikli
soba, lokomotif v.s.
<letken olarak en s&k alüminyum ve bak&r telleri kullan&l&r.
Elektrik akmnn yönü
Elektrik ak&m&n yönü resim 4.5 gösterilmi*tir. Resimde görüldü'ü
gibi elektrik ak&m&n yönü, kayna'&n pozitif kutupundan iletkenle
harcay&c&ya yine iletkenle kayna'&n negatif kutupuna d&r. Bu yöne
teknik yön denir. Bu eski zamanlara dayanmaktad&r öyle ki o zamanlarda “+” i*areti daha fazla anlam&na gelirmi*. Ayn& resimde de
elektronlar&n hareketi de verilmi*tir ve bu yöne gerçek yön denir.
elektronlar&n
hareket yönü
teknik yön
Açk ve kapal devre
Resim 4.6 ve 4.7 ampülün birisinde &*&k saçt&'&n& di'erinde &*&k
saçmad&'&n& görüyoruz. Bu neden böyledir?
Resim. 4.5
Resim 4.6 da devrede anahtar
aç&kt&r 4.7 de ise kapal&
oldu'una dikkat ediniz. Demek ki elektrik ak&m& sadece
devre kapal& oldu'u durumda
akar.
Resim. 4.6
Resim. 4.7
UNUTMAYINIZ: Hiçbir zaman kapal devrenin bir paças olmaynz!
Semboller ve iaretler
<letken
ba'l& teller
anahtar
ampül
Resim. 4.8
18
reosta
sigorta
Elektrik devrelerini çizmek için çok elemana ihtiyaç duyuldu'undan ve bu i*lem için çok yer ve
zaman gerekti'inden çizimde genelde semboller ve i*aretler kullan&lmaktad&r.
Resim 4.9 da elektrik devrelerinde kullan&lan baz& ayg&tlar&n ve kaynaklar&n *ematik gösteri*leri
verilmi*tir.
ampermetre
voltmetre
galvan
elementi
batarya
jeneratör
Resim. 4.9
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
Resim. 4.10
1. Resim 4.10 verilmi* olan elektrik devresini sembollerle ( *emayla)
gösteriniz.
2. Bataryayla sadece bir iletken ba'l& oldu'u durumunda ampül &*&k saçar
m&?
3. <kinci iletken ne i*e yarar?
4. Kapal& devrede &*&k saçan ampülün &*&k saçmamas&n&n nedeni ne olabilir?
5. Resim 4.11 &*&k saçan ampül cep &*&k cihaz&nda verilmi*tir. Elektrik
yüklerinin hareketini sözlü aç&klay&n&z.
6. Hangi durumda ampül &*&k saçmaz. Bu durumda elektrik devresine
ne olmu*tur?
7. Birkaç elektrik ak&m kayna'& say&n&z.
Resim. 4.11
19
Elektrik akmnn
etkileri
Elektrik ak&m&n devredeki ak&m&n&n etkileri *unlard&r: &s& etkisi, &*&k etkisi, kimyasal etkisi, m&knat&s
etkisi ve mekanik etkisi.
Is etkisi
Elektrik ak&m& akt&'& iletkenleri &s&t&r. Bunun için çok say&da örnek vard&r.
Bu olay& nas&l aç&klayabiliriz? Baz& kaynaklarda &s& etkisi, iletkeni olu*turan elektrik yüklerinin
“çarp&*mas&” durumunda olu*maktad&r ki farkl& faktörler göz önüne bulunduruldu'unda bu pek do'ru
oldu'u kabul edilemez. Metallerde elektronlar&n yönlü hareket esnas&nda metali olu*turan malzemenin
iyonlar&yla çarp&*&p kendi enerjilerinden bir k&sm&n& onlara verdikleri tezi kabul edilebilir. <letkenin iç
enerjisi artt&'&ndan iletkenin s&cakl&'& artar, demek ki iletken &s&n&r. Hareketsiz metal iletkenlerde bütün
elektrik ak&m& taraf&ndan yap&lan bütün i* iletkenin iç enerjisini büyütmeyle olur. Farkl& harcay&c&larda
iç enerjinin büyümesi farkl&d&r.
Deneyelim:
Elektrik ak&m&n &s& etkisini incelemek için *u deneyi yapal&m:
iki metal çubu'u volfram, sekas veya konstantan teliyle ba'layal&m
(resim 5.1.a). Yatay yüzeye taban&n ve telin uzakl&'&n& ölçmek için
bir çizgeç yerle*tirilir. Mesafe ölçülür ve i*aret edilir. Bu mesafe
telin elektrik devreye ba'lanmas&ndan önceki mesafedir. Bataryay&
ba'lamazdan önce teli elle dokunuruz ve telin so'uk oldu'unu tespit
ederiz.
Teli elektrik devreye ba'lay&p biraz bekliyoruz (resim 5.1.b).
Sonra tekrar taban ve tel aras&ndaki mesafeyi ölçüyoruz ve mesafenin
a)
b)
Resim. 5.1
azald&'&n& tespit ediyoruz. Demek ki tel elektrik ak&m&yla &s&nm&*t&r. Devreye ba'l& tele dokunursak
telin &s&nd&'&n& görece'iz. Bu bize elektrik ak&m&n ve bataryan&n teli &s&tt&'&n&
gösterir. Bu durum bize bataryadan elektrik ak&m&n geçti'ini gösterir. Slika
Resim. 5.2
Resim. 5.3
20
Is& etkisinin birçok ev cihaz&nda
kullan&ld&'&n& görebiliriz. Örne'in: elektrik
oca'& (re*o)(resim 5.2), elektrikli soba (resim
5.3), plastik kesme cihaz& (resim 5.4).
Elektrik ak&m&n &s& etkisi daha fazla
endüstride kullan&lmaktad&r.
Resim. 5.4
Ik etkisi
Resim. 5.5
Resim. 5.6
Elektrik ak&m&n&n &*&k etkisi en iyi ampüllerde görülmektedir; örne'in
resim 5.5 teki ampüller gibi.
Evlerimizde en s&k resim 5.6 ampüllere rastlanmaktad&r. Bu ampül
havas&z bir cam balondan ve onun içine volfram telinden yerle*tirilen
bir yaydan olu*maktad&r. Volfram&n erime noktas& 3380 derece selziyuz
oldu'u için yanma tehlikesi kald&r&lm&*t&r. Bu ampüllerde elektrik ak&m&n
&s& etkisi görülmektedir. Bu yüzden elektrik enerjisinin
daha fazla harcanmas& olur.
Elektrik enerjisinin daha az harcanmas& için günümüzde s&kça orosent ampüller kullan&lmaktad&r
(resim 5.7). Bunlarda elektrik enerjisinin küçük bir
k&sm& &s&ya dönü*ür. Elektrik enerjisinin fazlas& neon
gibi baz& gazlar&n ve buharlar&n k&r&lmas& için harcan&r.
Resim. 5.7
Normal ampül ve >orosent ampül aras&ndaki elektrik enerjisi harcam& 5:1 dir. Örne'in 15 W l&k >orosent ampül 75 W normal ampüle denktir.
Mknats etkisi
Elektrik ak&m&n m&knat&s etkisini, elektrik ak&m& olan her yerde görebiliriz. M&knat&s etkisi,
hayat&m&z&n her alan&nda bilimde, teknikte v.s. büyük önem ta*&maktad&r.
Deneyelim
ak&m
Resim 5.8 deki gibi elektrik ak&m& akan bir tel makara alal&m. Makaraya bir m&knat&s yakla*t&ral&m. Birbirine etki ettiklerini görüyoruz,
makara m&knat&sa yakla*&r. Elektrik ak&m&n yönü de'i*irse bu kez
m&knat&s makaray& iter. M&knat&s ve makara aras&nda durum elektrik
ak&m *iddetine ba'l&d&r.
çekme
ak&m
Makaradan elektrik ak&m& geçmezse ne olacakt&r?
Bu durumda m&knat&s ve makara aras&nda etki olmayacakt&r.
itme
Elektrik ak&m&n m&knat&s etkisi, elektrik ak&m&n&n *iddetine ba'l&
oldu'u resim 5.9 gösterilmi*tir.
ak&m I
ak&m 2I
ak&m 3I
Resim. 5.8
Elektrik ak&m&n m&knat&s etkisi elektrik ak&m&n&n *iddetinin
artmas&yla artt&'&n& resimde görebiliriz. Elektrik ak&m
*iddetinin artmas&yla çekilen tel parçalar&n&n say&s&n&n artt&'&
görülmektedir. Elektrik ak&m& durdurulursa m&knat&s etkisi de
durur ve tel parçalar& yere dü*er.
Resim. 5.9
21
Kimyasal etkisi
Elektrik ak&m&n kimyasal etkisi elektrik ak&m&n&n elektrolitlerden geçmesi durumunda görülmektedir. Ayn&s& elektrik ak&m&n insan vücudundan geçmesi olay&d&r.
Deneyelim
Bak&r sülfat kar&*&m&na saf bak&rdan olu*an elektrot ve bir temizlenmi*
anahtar bat&r&n&z. Kayna'&n hangi kutupuna bak&r elektrodu hangisine anahtar&
ba'layaca'&n&z& dü*ününüz?
Hangisi elektrot bak&r levhay& hangisi ise anahtar& olu*turacakt&r? Bak&r levha
anot, anahtar katot olacakt&r. Bak&r sülfat&n elektrolit disosiyasyonunu yaz&n&z
ve hangi iyonlar&n anoda, hangilerinin katoda gelece'ini dü*ününüz?
Katoda bak&r iyonlar& (Cu++), anoda ise SO4 -- grubu gelecektir.
Anoda Cu++ +2e- --CuSo4-- grubu gelir (SO4-- -2e- --SO4). Ayr&lan saf bak&r
anahtarda toplan&r. SO4 grubu ise bak&rla reaksiyona girerek bak&r sülfat elde
edilir. Hat&rlayal&m: Bu kimyasal reaksiyonlar dönü*lü reaksiyonlard&r.
Resim. 5.10
Resim. 5.11
Belli bir süre sonra neyi fark edece'iz?
Anahtar bak&rla örtülmü* olacakt&r, bak&r elektrotu ise incelenecektir.
Herhangi bir süpstansn elektrolitte elektrik akm yardmyla elektrotlarda
younlamasna galvanosteji denir.
Mekanik etkisi
Elektrik enerjisinin mekanik etkisi elektrik ak&m&n&n mekanik enerjiye
dönü*mesidir. Çok say&da örneklerden biri bu etkinin elektromotorda görülmesidir. Elektromotor ço'u makine ve cihazlarda vard&r.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
Resim. 5.12
1. Elektrik ak&m&n&n hangi özelliklerini biliyorsunuz?
2. Elektrik ak&m&n &s& etkisini kullanan birkaç cihaz say&n&z!
3. Resim 5.13 ne gösterilmi*tir? Ço'unlukla ne için kullan&l&r ve elektrik
ak&m&n hangi etkisi kullan&lm&*t&r?
4. 4,5 voltluk batarya ve ince bir tel al&n&z. Bataryan&n kutuplar&n& telle ba'lay&n&z.
Batarya ve telle ne olacakt&r? (Parma'&n&zla bataryaya ve tele dokununuz)
Resim. 5.13
5. Elinizde batarya, iletkenler ve metal do'rama parçac&klar& varsa elektrik ak&m&n
m&knat&s etkisini nas&l ispatlayacaks&n&z?
6. Halojen ampüller neden normal ampüllerden daha az elektrik harcar?
Resim. 5.14
7. <ki daha kal&n bak&r teli birbirine de'meden suyla dolu bir barda'a bat&r&n&z.
Resim 5.14 teki gibi 4.5 voltluk batarya ve bir ampülle bir devre yap&n&z. Ampül &*&k saçacak m&? Suya
1 den 2 ka*&'a katar tuz kat&n&z ve ampüle tekrar bak&n&z. Olaya birkaç saat süre veriniz. Kar&*&m ve
elektrotlarda neyi farkedeceksiniz?
22
Elektrik gerilimi
Resim 6.1 den neyi farkediyoruz?
Resim 6.1 den ayn& yükle yüklü elektrik paçalar&
birbirini itti'ini farkediyoruz. Cisimler aras&ndaki uzakl&k
nas&l artarsa onlar aras&ndaki itim kuvveti de öyle azal&r.
Bunu topun sarg&s&n& çekti'imizde anlar&z. Cisimden
uzakla*mam&zla elektrikle*mi* cismin elektrik alan kuvvetinin azald&'&n& görece'iz.
Resim. 6.1
Elektrik kuvvetler ve enerji aras&nda bir k&yaslama yapal&m.
Toplar&n elektrik yükü yoksa ve onlar&n iplik uzunluklar& ayn& ise toplar yan yana durur(resim 6.2).
Toplar elektrik yüküyle yüklenirse birbirini iter ve birbirinden uzakla*&r (resim 6.3).
Resim 6.4 toplar&n ilkel durumlar&n&n ve yeryüzüne k&yasen daha büyük potansiyel enerjileri vard&r.
Elektrik alan& enerjisinin artmas& sonucu
potansiyel enerji büyür. Toplar elektrik kuvveti etkisiyle yeni durum elde eder. Sistemin
artan enerjisi toplar& daha alçaktan daha
yükse'e kald&ran kuvvetin yapm&* oldu'u
i*e kar*&l&k gelir.
Resim. 6.2
Resim. 6.3
Cismin elektrik alan&na ayn& yükü ta*&yan bir cisim
getirirsek ne olur?
Cisimler ayn& yükle yüklü olduklar& için birbirini
iter. <kinci cismi alana aktarmam&z için belirli bir i*
yapmam&z gerekir.
Elektrik alannn herhangi bir noktasna bir elektrik
yükünün sonsuzdan aktarlmasyla yaplan ie elektrik
potansiyeli M denir.
yüksek
seviye
dü*ük
seviye
Resim. 6.4
negatif elektrik
pozitif elektrik
yükün alan&
yükün alan&
Resim. 6.4
Sonsuz burada astronomik anlamda anla*&lmamal&d&r; yani
elektrik alan& d&*&ndaki uzay ya da elektrik kuvvetlerinin s&f&r veya çok küçük oldu'u uzay anlam&nda
kullan&lm&*t&r.
Her elektrik yüklü cismin elektrik alan&nda belli bir potansiyeli vard&r. Elektrikle*mi* cisimlerin potansiyeli yeryüzünün potansiyeline göre belli olur, Yeryüzünün potansiyeli s&f&r olarak al&n&r. Bir önceki
tan&mda: “ elektrikle*me sonsuzdan hesaplan&r ” yerine “ elektrikle*me yeryüzüne göre hesaplan&r ”
diyebiliriz.
23
Resim 6.7 de 1C luk elektrik yükün sonsuzdan elektrik alan&n bir
noktas&na geçi*i gra+ksel *ekilde gösterilmi*tir.
Elektrik potansiyelin ölçü birimi 1V (volt) tur. Ölçü birimi
<talyan +zikçisi Aleksandro Volta’ya göre adland&r&lm&*t&r.
1C’luk elektrik yükünün sonsuzdan elektrik alannn kuvvetlerine zt alann belli bir noktasna tamak için gereken i 1J ise bu
noktann elektrik potansiyeli 1V tur.
Resim. 6.7
Resim 6.8 ve resim 6.9 da ba*ta pozitif yükün sonra negatif yükün pozitif yükle yüklü alana geçi*i
gösterilmi*tir.
B
D
A
C
Resim. 6.9
Resim. 6.8
Elektrik alan&na ayn& yükle yüklü elektrik yükün getirilmesi veya farkl& yükle yüklü elektrik yükün
getirilmesi durumlar& farkl&d&r. Alana ayn& yükle yüklü elektrik yükü getirildi'inde enerji seviyesi artar
(resim 6.8). Farkl& yükle yüklü elektrik yükü getirildi'inde enerji seviyesi azal&r.
Hesaplayalm:
elektrik potansiyeli =
i
elektrikleme
Z=
A
q
volt =
jul
kulon
1V=
1J
1C
A – yaplan i; q – elektrik yükü; – elektrik potansiyeli
Yeryüzünde potansiyel tan&m s&f&r olarak al&n&r. Elektrik yükün yeryüzünden elektrik alan&n belli
bir noktas&na ta*&nmas& olay&na, yeryüzüne göre bu alan&n noktas&na potansiyel denir.
Potansiyel, elektrik alannn belli bir noktasnda birim elektrik yükünün potansiyel enerjisinin ölçüsüdür. Alann potansiyelini ölçen alete elektrometre denir.
Potansiyel fark – Gerilim
Farkl& potansiyele sahip olan A ve B noktalar&ndan q elektrik yükünü ta*&d&'&m&zda bir i* yap&yoruz
demektir (resim 6.8). Yap&lan i* elektrik yükü ve potansiyel fark çarp&m&na e*it olacakt&r.
A = q ˜ (2 - 1).
Elektrik alannn iki farkl noktas arasndaki potansiyel farka gerilim (U) denir, yani
U = Z 2 - Z1
24
Sürtünmeyle veya dokunmayla elektrikle*en cisimler negatif yüklerinden bir k&sm&n& kaybederek
pozitif yükle elektrikle*irler. Bu cisimlerin pozitif potansiyeli vard&r deriz.
Negatif yükle yüklenerek elektrikle*en cisimlerin negatif potansiyeli vard&r.
<ki fakl& yükle yüklü cisim ba'lan&rsa elektrik yüklerinin pozitiften negatife hareket etti'i kabul edilmi*tir.
Hesaplayalm:
Alan&n&n iki farkl& noktas& aras&ndaki potansiyel fark gerilimdir (U).
U = 2 - 1
Yeryüzünün potansiyeli s&f&ra e*it oldu'u için bu durumda cismin gerilimi potansiyel fark&na e*it
olacakt&r:
U M2 0 M2 Ÿ U M2
Voltun daha büyük birimleri unlardr:
1kV = 1000V (kilovolt)
1MV = 1 000 000 V (mega volt)
1GV = 1 000 000 000 (giga volt)
V
Voltun daha küçük birimleri unlardr:
1mV (1V= 1000mV) (mili volt)
devreye ba'l&
voltmetrenin
i*areti
1@V(1V = 1 000 000 @V) (mikro volt)
Gerilimi ölçen alete voltmetre denir (bkz resim 6.10)
Voltmetre devrede her zaman kaynak veya harcay&c&
Resim. 6.10
ile paralel ba'lan&r.
Resim 6.11 de devrede harcay&c&yla paralel ba'l& voltmetre gösterilmi*tir. Bu ba'laman&n *ematik
gösterili*i resim 6.12 verilmi*tir.
Kaynakta elektrik gerilimi nas&l olu*ur?
Kaynakta farkl& türden enerjilerin (mekanik, kimyasal v.s.) elektrik enerjisine dönü*ümü olur.
Kayna'&n içinde elektrik yükleri kutuplara ayr&l&r ve onlar aras&nda gerilim olu*ur.
voltmetre
Resim. 6.11
V
Resim. 6.12
25
Ne kadar örendinizi kontrol ediniz
1. Voltmetrenin ibresiyle yap&lan ölçmeler a*a'&da verilmi*tir (resim 6.13 a, b,c). Yap&lan ölçme
sonuçlar&n& okuyunuz!
a)
c)
b)
Resim. 6.13
2. Elektrik alan&nda ne zaman i* yap&l&r?
3. Resim 6.14 teki voltmetre ne ölçer ve kaç voltu gösterir?
5. Elektrik alan&n&n herhangi bir noktas&nda elektrik potansiyeli neye e*ittir?
6. Gerilim nedir ve neyle ölçülür? Voltmetre 100 mili voltluk
gerilimi gösterirse gerilim kaç volttur?
7. Elektrik alan&na farkl& yüklü elektrik yükü getirilirse
elektrik potansiyeline ne olur?
Resim. 6.14
26
Elektrik direnci
Elektrik ak&m&n akmas&na ne kar*& gelir?
Resim 7.1 a) ve b) deki gibi bir deney yapal&m. Deneyde
a) da devreye bir ampül, b) de seri *eklinde iki ampül
ba'lanm&*t&r. Neyi fark ediyorsunuz?
Sadece bir ampül olan devredeki ampül (resim 7.1
a) seri *eklinde ba'l& ampüllerden (resim7.1 b) daha
a)
fazla &*&nlar.
Gerilim ayn& olmas&na ra'men neden ampüller farkl& &*&nlar?
b)
Resim. 7.1
Bu soruya cevap vermek için resim 7.2 deki *emaya göre yap&lan ölçmelerin verilerini inceleyelim.
Gerilim
(volt)
Ak&m
(amper)
Otomobil
ampülü
Batarya
ampülü
Gra+t
çubuk
Tabloda otomobil ampülü,
batarya ampülü, grafit çubu'u
devreye ayr& ayr& ba'lanmas&ndaki
verileri verilmi*tir.
Tablo T-1
Resim. 7.2
T-1 tablosundan gerilimin hepsinde ayn& (4,5 V) olmas&na ra'men elektrik ak&m *iddetinin farkl&
oldu'u görülmektedir. Gra+t çubu'unun elektrik ak&m *iddeti (0,1A) otomobil ampülülün *iddetinden
(1A) 10 defa daha küçüktür. Demek ki farkl& iletkenler elektrik ak&m&na farkl& direnç yapar. Bu yüzden
farkl& dirençleri vard&r deriz.
letkenlerin elektrik akm iddetine etki etmesi olayna elektrik
direnci denir ve R ile iaret edilir.
Elektrik
direnci ölçü bürümü 1 om dur (1). 1V’luk gerilimi olan
iletkenin uç noktalarndan 1A’lik elektrik akm iddeti geçerse iletkenin
direnci 1 dur.
.
b)
c)
Resim. 7.3
Omun daha büyük ölçü birimleri:
1k^ = 1000 ^
1M^ = 1 000 000 ^.
Elektrik direncini ölçen alet resim 7.4 te
verilmi*tir ve ad& da ommetredir.
letkenlerin direncini nasl açklayalm?
Metallerde elektrik yüklerinin ta*&y&c&lar& gerilim etkisiyle hareket eden serbest elektronlar&n
Resim. 7.4
27
oldu'u bilinmektedir (resim 7.5). Yap&lan deneylerde
izolasyon
elektronlar&n iletkenlerin yüzeyinde hareket ettikleri
bak&r tel
görülmü*tür. Ço'u bilimsel ara*t&rmalarda elektronlar,
hareketi esnas&nda dar bir alanda titre*im yapan atomlarla
çarp&*t&klar& göz önüne al&nmaktad&r. Bu yüzden iletkenserbest
ler &s&n&r ve elektrik direnci meydana gelir. Fakat *imdi
elektronlar
bak&r atomu
yap&lan yeni ça'da* ara*t&rmalarda elektronlar&n çok küçük
Resim. 7.5
boyutta olup atomlarla çarp&*amayaca'& görülmü*tür.
Elektrik direncinin do'as& göründü'ünden daha bile*iktir. Elektrik direncinin ve iletkenlerin &s&nmas&
alanlar&n (elektrik, m&knat&s, gravitasyon) etkisi sonuncunda meydana geldi'i dü*üncesine var&lm&*t&r.
Elektrik direncinin kime bal olduunu inceleyelim:
<letkenin uzunlu'una (l), iletkenin eksen kesitinin alan&na (S) ve maddenin (süpstans&n) türüne (-)
ba'l&d&r. (resim 7.6)
Deneyelim:
a) Uzunlukla ba (l)
Elimize bir ommetre (mümkünse dijital) al&r&z ve iki çubu'a sekastan 1metre uzunlu'undaki teli çubuklar&n uçlar&na geriyoruz. Telin uç
noktalar&n& “timsah a'z&na” benzeyen tutturucularla tutturunuz. Fakl&
yerlerde direnci ölçüyoruz ve verileri bir yere yaz&yoruz.
Telin uzunlu'una göre direncin de'i*ti'ini fark ediyoruz.
Sonuç: Elektrik direnci iletkenin
uzunlu'uyla do'ru orant&l&d&r (resim 7.7).
R
l
2R
b) iletkenin eksen kesitiyle (S) ba
Resim. 7.6
Yukar&da oldu'u gibi metal çubuklara bir tel
ba'lan&r. Direnci okuyup yaz&yor ve azald&'&n&
farkediyoruz.
Sonuç: Elektrik direnci iletkenin eksen kesitinin alan&yla ters orant&l&d&r.
2l
Resim. 7.7
R
S
R/2
2S
c) Maddenin yapsyla ba ()
Resim. 7.8
Ayn& boyutlarda farkl& yap&ya sahip bir kaç tel al&yoruz. E*it uzunluklar için
dirençlerini ölçüyoruz. Tellerin uzunluklar& ve eksen kesitlerinin alanlar& e*it olmas&na ra'men farkl&
dirençleri vard&r. Sonuç: Elektrik direnci maddenin (süpstans&n) türüne ba'l&d&r. Örne'in: Sekas iletkeninin direnci bak&r iletkeninin direncinden büyüktür.
28
Yapm&* oldu'umuz deneyden anla*&l&yor ki: elektrik direnci iletkenin uzunluuyla (l) doru
orantldr; iletkenin eksen kesitinin alan (S) ve maddenin öz direnciyle () ise ters orantldr.
S Ödevlerin çözümünde çok defa a*a'&daki formüllere de ihtiyaç duyulur:
S S S
S
Bir süpstans&n öz direnci () uzunlu'u 1m ve eksen kesitinin alan& 1m2 olan maddenin elektrik
direncidir.
Öz direnci ölçü birimi m dir. Fakat pratikte daha fazla sistem d&*& ölçü birimi kullan&lmaktad&r.
Tablo T-2 de baz& süpstanslar&n öz direnci verilmi*tir.
Tablolarda süpstanslar&n öz dirençleri yaz&ld&'&nda genelde
oda s&cakl&'&nda (20°C) ölçülen dirençlerdir. Is&nmak için
kullan&lan cihazlar&n devrede yüksek öz dirence sahip olan
maddeler kullan&l&r. Genelde bu cihazlar&n &s& saçan k&s&mlar&
sekas, volfram, nikel v.s. gibi maddelerden yap&lmaktad&r.
Örnek: Uzunlu'u 50 m, eksen kesitinin alan& 2,5 mm2 ve
özdirenci 0,017 olan bak&r telinin direnci ne kadard&r?
l_`_wx_{|_S = 2,5 mm2|__`_x}x~_€mm2_‚_{|_R = ?
S Süpstans
mm
gümü*
bak&r
alt&n
aluminyum
volfram
çinko
nikel
platin
demir
çelik
kur*un
nikel (54Cu+26Ni+20Zn)
manganin (88Cu+12Ni+2Mn)
Konstantan (54Cu+12Ni+2Mn)
c&va
kromnikal (200Cr+80Ni)
kantal (Fe, Cr, Al, Co)
0,016
0,017
0,023
0,027
0,055
0,06
0,09
0,1
0,11
0,17
0,21
0,42
0,48
0,49
0,958
1,1
1,45
Tablo T-2
S&çakl&'&n de'i*mesiyle direnç de de'i*ir. Örne'in: 100W ampülün so'uk oldu'u zaman direnci 45
tir, tel &s&nd&'&nda ise direnci 480 olur (11 defa daha büyük).
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. Ölçü birimlerini daha küçük ve daha büyük birimlere dönü*türünüz:
a) 2580^ kaç k ^ dur b) 0,8 k ^ kaç ^ dur c) 0,4 M ^ kaç ^ dur d) 1,2 k ^ kaç M ^ dur.
2. <letkenlerin yap&s&n& olu*turan bir kaç madde say&n&z.
3. A*a'&daki veriler için direnç nas&l de'i*ir:
a) uzunluk 4 defa azal&rsa
b) uzunluk 3 defa artarsa c) eksen kesitinin alan& 5 defa artarsa
4. Tabloyu doldurunuz:
R_ƒ€„
S (mm2)
_ƒ€„
(m)
?
3
4
23
1
?
2,5
0,5
1,1
0,017
?
0,023
2
30
100
?
29
Om kanunu
Bu kanun devrede elektrik ak&m&n elektrik gerilimiyle ba'&n& aç&klamaktad&r.
Kanunu alman +zikçi Georg Simon Om bulmu*tur ve onun ad&na om kanunu
olarak adland&r&lm&*t&r.
Deneyelim:
Devrede elektrik ak&m& elektrik gerilimine nas&l ba'l&d&r?
Bu yüzden resim 8.1 deki gibi bir devre kural&m: gerilimini de'i*tirebilme olana'&yla elektrik ak&m& kayna'&
0-12V kadar, harcay&c& ve ölçme aletleri (ampermetre,
voltmetre).
Georg Simon Om
(1787 - 1854)
U
Devrenin *ematik gösterili*i resim 8.2 de verilmi*tir.
I
A
Resim. 8.2
Kayna'&n gerilimini de'i*tiriyoruz ve gerilimin her
de'eri için elektrik ak&m&n& ölçüp sonuçlar& tablo T-1 de
Resim. 8.1
ikinci sütuna yaz&yoruz. Tablonun üçüncü sütununa gerilim
ve elektrik ak&m oran&n&n hesaplay&p yaz&yoruz. Tablo T-1’in gra+ksel gösterili*i resim 8.3 verilmi*tir.
U (V)
I (A)
U/I_ƒ€„
Tablodaki verilere dikkat etti'imizde
gerilim ve elektrik ak&m&n oran&n&n sabit
oldu'u anla*&lmaktad&r (10). Demek ki
iletkenin direnci gerilimin de'i*mesiyle
de'i*mez. Gerilimin de'i*mesiyle elektrik ak&m *iddeti do'ru orant&da de'i*ir.
Gerilim ne kadar artarsa elektrik ak&m
*iddeti de ayn& oranda artar.
Resim. 8.3
Tablo T-1
Gerilim ve elektrik ak&m *iddeti oran& elektrik direncini verir ve bunu a*a'&daki gibi yazabiliriz:
U – gerilim; I – elektrik ak&m *iddeti; R – direnç
Om kanunun sabit s&cakl&kta metal iletkenler için geçerlidir. Om kanunu *u *ekilde de aç&klayabiliriz:
Metal iletkenlerde elektrik akm iddeti gerilim daha büyük ve direnç daha küçük olduu zaman daha büyüktür.
Bu formül *u *ekilde de yaz&labilir:
30
Her harcay&c&n&n kendi öz sabit elektrik direnci vard&r.
Resim 8.3 teki gra+k iletkenin volt-amper özelli'ini göstermektedir. Metal iletkenler için gra+k
do'rudur. Ölçmeler yapmamam&za ra'men gra+kten herhangi bir elektrik ak&m *iddeti noktas&na hangi
gerilimin kar*&l&k geldi'ini rahatça bulabiliriz.
Gerilimin düüü
Elektrik ak&m *iddeti ve elektrik direnci çarp&m&na ( yukar&daki e*itlik U = I · R) gerilim dü*ü*ü
denir. Devrede gerilimin dü*ü*ü iki farkl& nokta aras&ndaki gerilimin direncine ba'l&d&r. Elektrik ak&m
*iddeti belli de'erleri için devrede direncin R daha büyük oldu'u noktalarda gerilimin dü*ü*ü daha
büyüktür.
Gerilimim dü*ü*ü a*a'&daki sorular&m&za cevap verebilir:
1) Devreye seri *eklinde ba'l& harcay&c&lara kaynaktan gelen gerilim nas&l ayr&l&r?
2) Devrede harcay&c&n&n direnci belli de'ilse nas&l hesaplayabiliriz?
Deneyelim:
‰emas& resim 8.4 te verilen seri *eklinde ba'l& iki harcay&c&dan olu*an devreyi inceleyelim.
U1 = 0,4 V
U2 = 5,6 V
R1 harcay&c&ya ba'l& voltmetre U1 = 0,4 V’luk gerilimi, R2 harcay&c&ya
ba'l& voltmetre ise U2 = 5,6 V’luk gerilimi gösteriyor. Kayna'&n gerilimi U
= 6 V elektrik ak&m *iddeti ise I = 0,1 A dir.
R1 ve R2 harcay&c&lar&n dirençlerini hesaplayal&m:
A
U=6V
Resim. 8.4
Yap&lan hesaplamalardan:
Formula elde edilir.
Yap&lan ölçmelerden daha büyük gerilimin direnci daha büyük olan harcay&c&ya, daha küçük gerilimin
ise direnci daha küçük olan harcay&c&ya gitti'i anla*&lm&*t&r. Gerilim da'&l&m& elektrik direnciyle do'ru
orant&l&d&r.
Yukar&daki seri *eklinde ba'l& harcay&c&larda gerilimin da'&l&m& direnci bilinmeyen harcay&c&n&n
direncini bulmak için de kullan&labilir.
Örnek: 24 V’luk gerilimde &*&k yapmas& tasarlanan ampülün direnci 120 ^ d&r. Ampüle 40 V gerilim
ba'lamak için seri *eklinde ne kadar direnç ba'lanmal&d&r?
Verilmi* bilgiler:
U1 = 24 V
R1_`_~‡x_€
U2 = 40 V
Rx = ?
e*itli'inden e*itli'i elde edilir.
De'erleri formülde yazd&ktan sonra hesapl&yoruz: Ampülün 40 V gerilimle
&*&k yapmas& için ampüle 80 ^ direnç ba'lanmal&d&r.
Direncin dü*ü*ünün hesaplanmas& elektrik ak&m&n&n uzaklara ta*&nmas& için önemlidir.
31
Çözebilir miyiz?
I(A)
1. 220 V gerilime ba'l& ve direnci 880 ^ olan ampülden (telinden)
ne kadar elektrik ak&m *iddeti geçer?
2. Resim 8.5’teki gra+kte iki iletkenin elektrik ak&m *iddetinin gerilimle ba'& verilmi*tir:
a) Bu iki iletken için Om kanunu geçerlimidir?
b) Her iletkenin ayr& ayr& direncini hesaplay&n&z?
c) Gra+kteki do'rular&n e'imini hesaplamadan hangi iletkenin daha
büyük direnci oldu'unu bulabilir misiniz?
3. Resim 8.6 da konstantan ve demir tellerinin gerilim ve elektrik
ak&m *iddetini gösteren iki tablo verilmi*tir. Her iki madde için gra+kleri
çiziniz ve her ikisinin elektrik dirençlerini hesaplay&n&z.
iletken 2
iletken 1
Resim. 8.5
konstantan teli
Resim. 8.6
32
demir teli
U(V)
Harcayclarn elektrik
devresine balanmas
Seri balama
Yeni y&l çam a'ac&na takt&'&m&z ampüllerin birbirine ba'l& oldu'unu
farketmi*siniz (resim 9.1). Onlardan bir ampül bozulursa di'erleri de
çal&*m&yor fakat bu koridordaki di'er ampüllerde geçerli de'ildir.
Resim. 9.1
Ampüllerin biri di'eriyle ba'lanmas&na yani birinin di'erinin
ba*lang&c& olmas&na seri ba'lama denir. Seri ba'lama resim 9.2 de
gösterilmi*tir. Bir çocu'un sol eli di'er çocu'un sa' elini tutarak ve
buna benzer *ekilde bir halka yap&lm&*t&r.
Elektrik devresinde bu tür ba' siz kendiniz de *u elemanlarla yapabilirsiniz: elektrik ak&m& kayna'& (4.5 V lük batarya), birkaç ampül ve
iletkenler (resim 9.3 a). Devrede ampüllerin say&s& ço'al&rsa ampüllerin
&*&'& zay&>amaya ba*layacakt&r.
E'er elektrik devresinden bir ampül ç&kart&l&rsa o zaman tüm
di'er ampüller de &*&k yapmayacaklard&r. Bir ampülün devreden
ç&kart&lmas&yla devrede kesinti olur, di'er ampüller de &*&k
yapmaz çünkü bununla elektrik devresinde ak&m akmaz.
Resim 9.3 b) elektrik devresinin *ematik gösterili*inden
*unu anl&yoruz: her ampülde elektrik ak&m *iddeti e*ittir yani
I = I1 = I2 = I3 tür; gerilim ise tüm ampüllere da'&lacakt&r ve
da'&lan tüm gerilimlerin toplam& ilk gerilime e*it olacakt&r.
Yani U = U1 + U2 + U3’ tür. Yukar&daki e*itli'e Om kanununu
(U = I ˜ R) kullan&rsak I ˜ R I ˜ R1 I ˜ R2 I ˜ R3 / : I elde
ediyoruz. E*itli'i elektrik ak&m *iddetiyle böldükten sonra
a*a'&daki formül elde edilir:
R
Resim. 9.2
a)
b)
R1 R2 R3
Seri eklinde bal harcayclarn toplam direnci
harcayclarn ayr ayr dirençlerinin toplamna eittir.
Örnek: 4 ^, 6 ^ ve 12 ^ ‘luk direnç seri *eklinde ba'l&
devrenin direnci ne kadard&r?
R = R1 + R2 + R3, R = 22 ^
Resim. 9.3
33
Paralel balama
Resim. 9.4
Evinizde belki dikkat etmi*sinizdir e'er bir ampül yanarsa veya bir
ampülü yerinden ç&kart&rsak di'erleri &*&k yapmaya devam eder. Paralel
ba'lamada devrede elektrik ak&m& devreden bir eleman&n çekilmesiyle
kesilmez. Resim 9.4 e dikkat edersek ampüllerin *u *ekilde ba'land&'&n&
görece'iz: tüm ampüllerin bir ucu bir yere di'er ucu ise ba*ka bir yere
ba'lanm&*t&r.
<ki ya da daha fazla harcay&c&n&n uçlar&ndan biri bir yere di'eri ba*ka
bir yere ba'lan&rsa bu ba'a paralel ba'lama denir. Slika 9.4
Paralel ba'&n *ematik gösterili*i resim 9.5 te verilmi*tir. Resim
*eklinde ise gösterili*i ise resim 9.6 verilip çocuklar ellerini *u *ekilde
tutturmu*tur: sol elleriyle hepsi ayn& yerde tutuyor, sa' elleriyle de
ayn& yerde tutuyor.
Resim. 9.5
Paralel ba'lama *u deneyle incelenebilir:
Resim 9.7 de oldu'u gibi ayn& elemanlarla bir devre kuruyoruz. Elektrik
kayna'& (batarya 4.5 V luk), ampüller, ampülleri takmak için bo'azl&klar ve iletResim. 9.6
kenler al&yoruz. Ampüllerin tüm ba*lang&çlar&n& bir yere bitim noktalar&n& ba*ka
bir yere ba'l&yoruz. Herhangi bir ampül ç&kart&l&rsa di'erleri
&*&nlamaya devam ediyor.
Resim 9.7 deki *ematik gösterili*ten ampüllerin sonundaki
gerilim kayna'&n gerilimine e*it oldu'u görülebilir:
U U U U Elektrik ak&m *iddeti ise tüm harcay&c&lara ayr&l&r. Elektrik
ak&m *iddeti dallardaki elektrik ak&m *iddetleri toplam&na
e*ittir, yani:
I I I I Om kanununa göre elektrik ak&m *iddeti gerilimin ve
direncin oran&na e*ittir, yani: .
Bu formül için az önceki elektrik ak&m *iddeti için
buldu'umuz formülü kullan&rsak yani I =I I1 I+ I2I +II3 ten
a*a'&daki ba'&nt&lar& elde ediyoruz:
Resim. 9.7
Tüm direncin çarpmsal tersi ayr ayr harcayclarn dirençlerinin çarpmsal terslerine
eittir.
34
Örnek: 4 ^, 6 ^ ve 12 ^ ‘luk reostalar paralel *ekilde ba'l& devrenin tüm direnci ne kadard&r?
Verilenler: R1 = 4 ^ , R2 = 6 ^ , R3 = 12 ^ , ise R = ? Çözüm: R = 2 ^ dur.
Devrenin ve reostalar&n dirençlerini k&yaslay&n&z. Neyi fark ediyorsunuz?
Devrenin direnci reostalar&n dirençlerinin hepsinden daha küçüktür.
Kombineli balama
I1
Harcay&c&lar&n kombineli ba'lanmas& resim
9.8 de gösterilmi*tir. Bu durumda paralel ba'l& iki
harcay&c& üçüncüsüne seri olarak ba'lanm&*t&r. Bu
cinsten ödev çözdü'ümüzde önce paralel ba'lanan
reostalar&n direnci sonra seri ba'lananlar&n direnci
bulunur.
A
I = I1 + I2
A
I2
A
Resim. 9.8
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. ‰ematik *ekilde 4 harcay&c&n&n ba'l& oldu'u devreyi a*a'&daki *artlar için çiziniz:
a) Seri ba'la
b) Paralel ba'la, devreye ba'l& ampermetre ve voltmetre olsun
2. Resim 9.9 daki devredeki ampüllerin nas&l ba'land&klar&n& aç&klay&n&z ve ikisinin direncini
hesaplay&n&z.
A
I1 = 0,4 A
R123
R23
R2
R1
A
R3
I2 = 0,1 A
A
U= 6 V
Resim. 9.9
R4
I = 0,5 A
Resim. 9.10
3. Resim 9.10 da kombine ba'l& ve dirençleri R1 = 12 ^, R2 = 15 ^, R3 = 10 ^, R4 = 6 ^ olan
harcay&c&lar verilmi*tir. Devrenin toplam direnci R ne kadard&r?
4. Gerilim 220 volt olan apartmanda ayn& anda direnci 500 ^ olan 5 ampül &*&k yap&yor.
a) Paralel ba'l& tüm ampüllerin direnci ne kadard&r?
b) Elektrik ak&m *iddeti ne kadard&r?
35
Elektrik sas (kapasitesi).
Kondansatörler
Aratralm:
<ki metal levha al&n&z ve ikisini belli bir uzakl&'a yerle*tirerek elektrometreye ba'lay&n&z.
Elektrometrenin ibresi hareket ediyor mu?
Hay&r, çünkü levhalarda elektrik yoktur.
Metal levhalar& k&sa bir süre için bataryan&n
kutuplar&yla ba'layal&m (resim 10.1). Elektrometrenin
ibresiyle ne olacakt&r? <bre hareket edecektir.
Ayn& metal levhalar& k&sa bir süre için iki defa daha
büyük gerilime ba'lay&n (resim 10.2).
Ne farkediyorsunuz? <bre hareketini iki defa büyütecektir.
Resim. 10.1
Resim. 10.2
Bir levhada pozitif elektrii dier levhada negatif elektrii toplayan cihaza kondansatör denir.
Yap&lan deneylerden levhalar aras&ndaki gerilim getirilen elektrik
yüküyle - q do'ru orant&l& oldu'unu anlayabiliriz.
C sabittir ve iletkenin elektrik sasn olu*turur.
Resim. 10.3
Farkl& elektrik yükü ta*&yan iletkenlerde elektrik s&'as& mevcuttur. Örne'in: elektrometrede merkez elektrot ve örtü aras&nda
alan olu*ur. Elektrometrenin s&'as& vard&r denir. Kondansatörler
elektrik yükü “ toplamak” için kullan&l&r. Resim 10.4 te levha kondansatöründe s&'an&n de'i*mesi verilmi*tir. Levhalar aras&ndaki
uzakl&k de'i*irse s&'ayla ne olur? Levhalar aras&ndaki uzakl&k
azal&rsa, gerilim azal&r, s&'a artar. Neden? Çünkü s&'a gerilimle
ters orant&l&d&r.
daha büyük
çubuklar daha
büyük s&'a
daha k&sa
uzakl&k daha
büyük s&'a
Ne dü*ünüyorsunuz s&'a ve levhalar&n alan& nas&l
orant&dad&r? Do'ru orant&dad&r.
Kondansatörün s&'as& levhalar&n&n alan&yla do'ru orant&l&
onlar aras&ndaki mesafeyle ise ters orant&l&d&r ( resim 10.5).
S&'a levhalar aras& yal&tkana da ba'l&d&r. S&'a ölçü birimi farad t&r (F).
36
daha küçük
çubuklar daha
küçük s&'a
daha büyük
uzakl&k daha
küçük s&'a
Resim. 10.4
Levhalar&na 1 kulonluk elektrik yükü getirilen kondansatörün gerilimi 1 volt de'irse s&'as& 1 faradd&r.
Farad ölçü birimi çok büyük birim oldu'u için daha fazla küçük birimleri kullan&l&r:
‹ - dielektrik
sabitesi
1 μF = 10-6 F
1 nF = 10-9 F
1 pF = 10-12 F
mikrofarad, 1μF = 0,000 001 F
nanofarad, 1nF = 0,000 000 001 F
pikofarad, 1pF = 0,000 000 000 001 F
Kondansatör *ematik *ekilde iki e*it paralel çizgiyle
gösterilir.
Resim. 10.5
Yar&çap& 9 km olan küre *eklinde bir iletkenin s&'as& bir mikro farad oldu'u bilinmektedir. Yeryüzünün
s&'as& 711 mikro faradt&r.
Pratikte çok kez elimizde var olan kondansatörlerin s&'as&ndan büyük ya da küçük olan s&'alara
ihtiyaç duyulmaktad&r.
<stedi'imiz s&'alar& elde etmek için en s&k kondansatörlü
batarya kullan&lmaktad&r. Batarya belli bir *ekilde ba'l&
çe*it kondansatörlerden olu*an kondansatördür. Ba'lama
paralel *ekilde olabilir ( bütün pozitif ve negatif levhalar
resim 10.6 ve resim 10.7 ba'lan&r), seri *ekilde ( resim
10.8 pozitif levha negatif levhayla ba'lan&r) veya kombinasyonlu ba'lama olabilir. Kondansatörledeki ba'laman&n
nas&l olaca'& kondansatörün kullan&l&*&na ba'l&d&r.
Kondansatörlerin paralel ba'land&'& bataryan&n s&'as&
a*a'&daki formülle hesaplan&r:
Resim. 10.6
Resim. 10.7
C = C1 + C2 + C3_Š_
C – bataryan&n s&'as&
C1, C2, C3 - ba'lanan kondansatörlerin s&'as&.
Kondansatörlerin paralel ba'land&'& bataryan&n s&'as&
ayr& ayr& s&'alar&n toplam&na e*ittir.
Kondansatörlerin seri ba'land&'& bataryan&n s&'as&
a*a'&daki formülle hesaplan&r:
Resim. 10.8
C C C C
Bataryan&n s&'as&n&n çarp&msal tersi seri ba'l& kondansatörlerin ayr& ayr& s&'alar&n&n çarp&msal terslerinin toplam&na e*ittir. Bu ise bataryan&n s&'as&n&n en küçük kondansatörün s&'as&ndan da daha küçük
oldu'u anlam&ndad&r. Bu tür ba'lama yüksek gerilimli çal&*malarda s&'ay& azaltmak için uygulanmaktad&r.
Gerilim her kondansatöre da'&l&r ve böylece gerilim her kondansatöre da'&ld&'& için gerilimin kondansatörleri delme olana'& azal&r.
37
Kondansatör türleri
Günümüzde çok kez yaprak ve blok *eklindeki kondansatörler kullan&lmaktad&r ( resim 10.9). Bu kondansatörün temelde
iletkenleri iki metal folyad&r, onlar aras&ndaki yal&tkan& ise
para+ne bat&r&lm&* kâ'&tt&r. Bütün *eritler mekanik zedelenmeden korunmak için metal bir kutu içine yerle*tirilmi*tir. Bu
kondansatörlerin büyük s&'as& vard&r. Cevaplayabilir misin?
Çünkü büyük alanlar& ve k&sa mesafeleri vard&r.
Resim. 10.9
sürekli s&'as&
olan kondansatör
de'i*ken s&'al&
kondansatör
elektrolit
kondansatör
Resim. 10.10
Resim. 10.11
Resim. 10.12
Elektroteknikte çok s&k de'i*ken s&'al& kondansatörler kullan&lmaktad&r.
De'i*ken kondansatör iki paralel çizgiyle ve onlara yan çizilen bir okla *ematik *ekilde gösterilir
(resim 10.10). Kondansatör türleri ve onlar&n i*aretleri resim 10.11 de verilmi*tir. Teknikte en s&k
kullan&lan kondansatörler resim 10.12 de verilmi*tir.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1) 0,0002 kulonluk elektrik yükünü kabul eden kondansatörün gerilimi 50 volt de'i*mi*tir. Kondansatörin s&'as&n& hesaplay&n&z.
2) Resim 10.13 verilen zilin titreyicisi ve yata'&
aras&nda k&v&lc&mlar vard&r. Kondansatör ba'lan&rsa
k&v&lc&mlar olmayacakt&r. (fazlal&k elektrik kondansatöre gitmi*tir).
Resim. 10.13
3) Farkl& çaplar& olan iki küre yeryüzüne göre ayn& potansiyeli olacak *ekilde elektrikle*mi*lerdir.
Kürelerdeki elektrik yükü e*it midir? Küreler herhangi bir iletkenle ba'lan&rsa ne olacakt&r?
4) Paralel ba'l& kondansatörlerin s&'as& artar, ser
ba'l& olanlar&n ise azal&r.
Neden? Aç&klay&n&z.
5) Resim 10.14 ve
resim 10.15 teki deneylerle ne ispatlan&r.
Resim. 10.14
38
Resim. 10.15
Elektrik akmnn
ii ve gücü
Elektrik akmn ii
Elektrik kuvvetleri, elektrik devresindeki iletkenler ve harcay&c&larda elektrik yüklerini belli bir i*
yaparak ta*&maktad&rlar.
Bir elektrik alan&nda (elektrikle*mi* iletkende 1 C’luk (1As) elektrik yükü hareket ettirirse) bir
noktan&n potansiyel fark&n&n gerilimi 1 V olmas& için yap&lan i* 1 jul dur.
Elektrik ak&m&n yapm&* oldu'u i*te elektrik enerjisinin ba*ka enerjiye dönü*mesi söz konusudur. Örne'in asansörde elektrik enerjisi mekanik enerjiye dönü*ür (bir a'&rl&k belli bir yüksekli'e kald&r&l&r). Is&tma
cihazlar&nda elektrik enerjisi &s& enerjisine yani harcay&c&lar&n iç enerjisine
dönü*ür.
Resim. 11.1
Deneyelim:
Elektrik ak&m&n i*i neye ba'l&d&r?
Bunu cevaplamak için *u elemanlar&
içeren devreyi yapal&m: elektrik ak&m
a)
b)
c)
kayna'&, harcay&c& ve ampermetre
Resim. 11.2
(resim 11.2 a). Kayna'&n 6 V’luk
gerilimi esnas&nda harcay&c&dan 0,4 A’lik elektrik ak&m *iddeti (I ) akar; demek oluyor ki harcay&c&dan
her saniyede 0,4 C(As) elektrik yükü geçer. Devreye ayn& iki harcay&c& ba'larsak ne olacakt&r (resim
11.2 b)? Resimde gördü'ümüz gibi bu defa elektrik ak&m *iddeti (2I ) olur; devrede gerilimin etkisiyle
bir harcay&c&n&n oldu'u devreden iki defa daha çok yani *imdi 0,8C(As) elektrik yükü akacakt&r.
Devrede üç harcay&c& varsa ta*&nan elektrik yükü miktar& 3 defa daha büyük olacakt&r yani 1,2 C
(resim 11.2 c).
Yap&lan deneyden elektrik ak&m&n&n ta*&nan elektrik yükü q miktar&yla do'ru orant&l& oldu'u
anla*&lmaktad&r. Elektrik yüklerinin ta*&nmas& gerilim sayesinde oldu'u için elektrik ak&m&n&n yapm&*
oldu'u i* kayna'&n gerilimiyle do'ru orant&l&d&r.
Sonuç: Elektrik ak&m&n&n yapm&* oldu'u i* elektrik yüküyle ve gerilimle do'ru orant&l&d&r
U ˜ A = q ˜ U.
q
Elektrik ak&m *iddeti formülünden : I = t Ÿq = I · t, elde edilir. Yap&lan i* için ise *u formül elde
edilir: A = U · I · t elde edilir.
39
Devreye daha fazla harcay&c& ba'lan&rsa, i* için geçerli olan ifade hepsi için ayr& ayr& geçerli olacakt&r,
bu durumda ise harcay&c&n&n uç noktalar&nda gerilimin dü*ü*ü meydana gelecektir.
Herhangi bir harcay&c&dan elektrik ak&m&n&n geçerek yapaca'& i*: harcay&c&n&n uç noktalar&ndaki
gerilim dü*ü*ünün (U), elektrik ak&m *iddetinin (I) ve elektrik ak&m&n&n akma zaman&n&n (t) çarp&m&na
e*ittir.
Örnek: Kayna'&n gerilimi 6V, devrede I = 0,4 A’lik elektrik ak&m *iddeti akar. 15 s için elektrik
ak&m& ne kadar i* yapacakt&r?
=?
Verilmi* olanlar: U_`_Œ_‘|_I_`_x}’_“|_t_`_~w_”|_A
Çözüm:
Zameni
Ceyms Cul
Elektrik iin ölçü birimleri
Vat saniye çok küçük ölçü birimi oldu'u için daha büyük olanlar& kullan&l&r
1s yerine 1 saat al&n&r.
~_•_`_–Œxx_”|_~_—•_`_–Œxx_—”_`_–Œxx_˜
Harcanan elektrik ak&m *iddetini ölçmek için en çok kilovat saat
kullan&lmaktad&r.
~_™—•_`_~xxx_—•_`_–}Œ_~xŒ_˜
Çok defa megavat saat birimi de kullan&lmaktad&r: 1 MWh = 1000 kWh
Resim 11.3 harcanan enerjiyi ölçen ayg&t gösterilmi*tir.
Elektrik akmnda güç
Resim. 11.3
Elektrik ak&m&n gücü (P) har+yle i*aret edilir ve zaman biriminde yap&lan i* anlam&na gelmektedir.
Elektrik gücü gerilim ve elektrik akm iddetinin çarpmna eittir P = U · I.
Güç için ölçü birimi vat tr. (W)
V Pratikte daha büyük olan ölçü birimleri kullan&lmaktad&r: kilovat, 1kW = 1000 W; megavat, 1 MW
= 1 000 000 W
Daha küçük ölçü birimleri: milivat, 1 mW = 0,001 W
Devrenin bir k&sm&n&n gücünü hesaplamak istersek o k&s&mdaki gerilim
dü*ü*üyle *öyle davran&r&z:
Devrenin k&sm&ndaki dirence Om kanunu uygularsak a*a'&daki ifadeyi
elde ediyoruz:
2
2
<*in hesaplanmas& için a*a'&daki e*itlikler de kullan&labilir:
2
2 Gücü ölçmek için kullan&lan cihaza voltmetre denir (resim 11.4)
40
Resim. 11.4
Örnek: 55 W’l&k otomobil ampülü için 12 V’l&k gerilim öngörülmü*tür.
Elektrik devreye ba'lan&nca ampülden ne kadar elektrik ak&m *iddeti geçecektir?
Verilenler: P = 55W;
U = 12 V;
I=?
Çözüm: I = 4,58 A
Ceyms Vat
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. Resim 11.5’te gerilimi ve gücü verilmi* olan ütü gösterilmi*tir. Ütüden geçen elektrik ak&m *iddeti
ne kadard&r?
2. Bir &s&t&c&n&n gücü 3000 W t&r. Is&t&c& 1,5 h devreye ba'l& tutulursa harcanan
elektrik ak&m *iddeti ne kadard&r? Kaç kW elektrik enerjisi harcanacakt&r?
3. Bir asansör 1500 kg yükü 12 saniyede 25 m yüksekli'e kald&r&yor.
A*a'&dakileri hesaplay&n&z:
a) asansörün gücünü
b) elektrik ak&m *iddeti 80A ise asansörün ba'l& oldu'u gerilimi
4. Gücü 2,5 kW olan &s&t&c& 3 saatte ne kadar elektrik enerjisi harcayacakt&r?
Resim. 11.5
5. Resim 11.6 da elektrik ak&m&n&n 60 s zarf&nda 60 000 J luk i* yapt&'& toster
verilmi*tir. Tosterin gücü ne kadard&r?
6. Direnci R = 15 ^ olan harcay&c&dan 0,2 A ‘lik elektrik ak&m *iddeti akar.
Reostan&n gücü ne kadard&r?
7. 12 V ‘luk gerilimde araba far&n&n ampülünden 3A ‘lik elektrik ak&m *iddeti
geçer. Ampülün gücü ne kadard&r?
Resim. 11.6
8. Resim 11.7 de elektrikli süpürge verilmi*tir. Elektrik ak&m *iddetinin 10 s için yapt&'& i* 16 000
J dur. Elektrik süpürgenin gücünü hesaplay&n&z. Gücü MW cinsinden yaz&n&z.
9. 220 V’luk gerilime ba'l& ampülden ampermetreden 0,46 A’lik
elektrik ak&m *iddeti okunmu*tur. Ampülün gücü ne kadard&r?
10. Resim 11.8 de mikrodalga
f&r&n verilmi*tir. F&r&n&n gücü 880 W
t&r. Mikrodalga f&r&n 220 V gerilime
ba'lan&rsa ondan geçen elektrik ak&m
*iddeti ne kadard&r?
11. 5 saatte 7,5 kilovat saat elektrik
enerjisi harcayan radyatörün gücü ne
kadard&r?
dalga f&r&n
Resim. 11.7
Resim. 11.8
41
Elektrik okunun tehlikeleri
ve korunmas
Tehlikeler
Elektrik *oku, insan&n elektrik devresinin bir parças& olmas&yla ve vücudundan elektrik ak&m&n&n
geçmesiyle ya*anan bir olayd&r. Elektrik *okun efektleri insan vücudunu zedeledi'i gibi baz& durumlarda
ölümle de sonuçlanabilir.
Hiçbir zaman unutmayal&m: Elektrik devresinin bir parças& olmaktan korunun. <nsan vücudunda
dokulardaki s&v& ve onlar aras&ndaki bölgeler bir tür elektrolit oldu'u için
elektrik ak&m&n& iyi iletir. <letken olarak insan vücudu için de Om kanunu
geçerlidir:
I = U/R ve bundan gerilim ve insan vücudunun direnci bilinirse akan
elektrik ak&m *iddetinin de'eri de bulunabilir. <nsan vücudundaki direnç
farkl& yerlerde farkl&d&r. <ç organlar&n insan derisine göre çok daha dü*ük
direnci vard&r. Resim 12.1 de insan vücudunun farkl& yerlerindeki direnç
büyüklükleri verilmi*tir.
Resim. 12.1
Islak derinin direnci &slanmam&* derinin direncinden çok daha küçük
oldu'unu bilmelisiniz. Islanmam&* olan insan vücudunun direnci 10 000
om, &slak vücudun direnci ise 1000 om dur.
Elektrik ak&m& insan&n kalbinden ve beyninden geçerse çok tehlikelidir
(resim 12.2). Örne'in: Banyoda &slak olan bir insan bir eliyle gerilime ba'l& elektrik
ak&m&n
zedelenmi* bir iletkeni di'er eliyle du*un metal k&sm&n& dokunursa vücu- yolu
dundan a*a'&daki de'erde elektrik ak& *iddeti geçecektir:
I
220 V
U
‡‡x_{“ ~xxx_^
Rcisim
Resim 12.4 te bir eliyle gerilime ba'l& bozuk (baz& nedenlerden dolay&)
Resim. 12.3
Resim. 12.4
Resim. 12.2
elektrikli sobay& di'er eliyle muslu'u dokunan ev
han&m&n&n nas&l bir tehlikede oldu'u gösterilmi*tir.
10 mili amperlik elektrik ak&m *iddeti insan kaslar&na
kuvvetli uyu*ukluk yapar ve onlar&n
kontrolü kaybolur.
Elimizle devreye ba'l& iletkene dokunursak elimizi devreden ay&ramama
tehlikesiyle kar*& kar*&ya gelebiliriz
(resim 12.5).
100 – 200 mili amperlik elektrik ak&m *iddetinde insan kaslar& o kadar uyu*ur
ki kalbin çal&*mas& bile durabilir. Bu elektrik *iddetini hisseden insanda solunum
yetmezli'i de belirebilir.
42
metal
sand&k
Resim. 12.5
<nsan kötü hava *artlar&nda aç&k alanda da tehlikeyle kar*& kar*&ya
gelebilir. Demek ki bulutlar ve yeryüzü aras&nda kuvvetli bo*alma
(*im*ek) olur. ‰im*e'in elektrik ak&m& çok büyük güce sahiptir ve
insan vücudundan geçerse ölümcül sebeplere neden olabilir (resim
12.6). Bu tür olaylardan korunmak için size tavsiyemiz: tek a'ac&n
bulundu'u yere s&'&nmay&n&z; ta*&d&'&n&z tüm metalleri ç&kar&n&z ve
onlardan uzakla*&n&z; oturunuz fakat topra'a yatmay&n&z.
Elektrik oku yaayan kimseye nasl yardm edilir
Resim. 12.6
Resim. 12.7
Resim 12.7de elektrik *oku ya*ayan bir çocuk gösterilmi*tir.
Yard&ma ba*lamazdan önce çocu'un kaza geçirdi'i elektrik ak&m
devresi kapat&lmal&d&r. Yard&m eden kimse kendisinin de ayn& *oku
ya*amamas& için çok dikkatli çal&*mal&d&r. <lk önce yeri yal&tkan bir
maddeyle (plastik veya lastik) izolire etmelidir, yan&nda o tür bir
yal&tkan madde yoksa ceketini veya battaniyeyi kullanabilir. ‰ok
geçiren kimse ve iletkenlerle do'rudan temasa geçilmemelidir. Bu
yüzden iletkenlerin yal&tkanla (plastik veya a'aç) insandan çekilmesi
gerekmektedir.
Ksa devre ve elektrik devresinin ar yüklü olmas neden
tehlikelidir?
Resim 12.8 deki gibi bir bataryan&n iki kutupu alçak gerilime sahip
bir iletkenle ba'lan&rsa Om kanununa göre çok kuvvetli elektrik ak&m
Resim. 12.8
*iddeti olacakt&r. K&sa zaman diliminde büyük enerji serbestlenip
k&v&lc&m ç&kacakt&r. Batarya zedelenebilir fakat elektrik ak&m& tesisat& yüzünden büyük yang&na sebep
de olabilir. Böyle ba'lamaya k&sa devre denir.
Elektrik tesisat& a*&r& yüklenirse yang&n tehlikesi ya*anabilir (resim 12.9). Böyle
bir durum ancak ayn& yere birden fazla harcay&c& ba'land&'&nda ya*anabilir. Bu
yüzden AYNI YERE B<RDEN FAZLA HARCAYICI BAšLAMAYINIZ.
Elektrik okundan korunma
Resim. 12.9
Elektrik *okundan uygun korunmak topraklamayla yap&l&r.
Elektrik *okundan korunmak için temel unsur elektrik devreye
ba'l& iletken dokunulmamal&d&r. Fakat tüm ev cihazlar&n&n metal
yap&ya sahip olmas& yüzünden onlara topraklama yapma *artt&r
(resim 12.10). Ev aletlerimizde elektrik ak&m&n& ta*&yan iletkenler
iyi izole edilmi*tir. Fakat zamanla izolasyon eskidi'i için metal yap&
do'rudan elektrik devreye ba'lanabilir. Bu durumlarda topraklama
devreye geçer. Bu topraklamaya yard&mc& topraklama denir. Tüm ev
cihazlar&nda topraklama d&* yap&yla iletkenler yard&m&yla bir metal
Resim. 12.10
43
levhaya ba'lan&r. Topraklama ile ba' seri anahtar, kaynak giri*i ve iletkenler
kullan&larak kurulur. Elektrik kayna'&na giren k&s&m bir levhayla cihaz&n
d&* yap&s&na ba'l&d&r. Elektrik kayna'&na giren k&s&mda topraklama iletkeni
ba*lar ve bir damar gibi tüm cihaza yay&l&r. Topraklama cihaz&n elektri'e
tak&lan k&sm&na kadar uzanmaktad&r (resim 12.11).
Resim. 12.11
Vazgeçilmez koruyucu olarak sigorta
Sigortalar cihazlar& k&sa devre veya devrenin a*&r& yüklü olmas&ndan meydana gelecek tehlikelerden
korumaktad&r. Bununla beraber do'rudan elektrik *oku önleyicileri say&lmaktad&rlar. Pratikte farkl& türde
fakat ayn& fonksiyonu yapan sigortalar kullan&lmaktad&r.
metal
*irit
metal
tel
anahtar
atik
otom
rta
sigo
cam sigortalar
porselen sigortalar
Resim. 12.12
Sigortalar&n seçimi devredeki elektrik ak&m *iddetine ba'l&d&r. Örne'in: 27 A’lik elektrik ak&m *iddeti
için 20 A’lik otomatik sigortalar tak&l&r. Maksimum elektrik ak&m *iddeti 90 A olan küçük i*letmelerde
ise 80 A’lik sigortalar tak&l&r.
Elektrik okunun faydal etkisi
‰iddeti dü*ük – 0,5 mA olan elektrik ak&m& insan vücudu için faydal& da olabilir. Bu yüzden hastalar&
iyile*tirmek için t&pta baz& terapilerde kullan&lmaktad&r.
Elektrik akm iddetini tasarruf etme yollar
- Evimizin iyi s&cakl&k izolasyonu enerji tasarruf eder
- *ofben – elektrik ak&m&n daha ucuz oldu'u gece saatlerinde çal&*t&r&n&z
- tencerelerin diplerinin elektrik kayb& olmamas& için elektrik oca'&n&n gözü kadar olmas&na
dikkat ediniz. Tencerelerin kayb&n& önlemek için onlar& kapakla örtünüz
- ayd&nlatma - >orosent gaz içeren ampüller kullan&n&z. Oday& 10 dakikadan fazla terk etmeyi
dü*ünürseniz ampülleri kapat&n&z.
- buzdolab& - kapa'&n& s&k s&k açmaktan çekininiz ve buzunu zaman&nda temizleyiniz
- televizyon veya bilgisayar& çal&*mad&'&n&zda aç&k b&rakmay&n&z.
44
Düününüz ve cevaplaynz
1. Resim 12.13 te ne tür yanl&*lar&n yap&ld&'&n& bulunuz:
a) elektrik cihazlar&n kullan&m&nda
b) ne tür tehlikeler vard&r.
Resim. 12.13
2. Ölümcül elektrik ak&m *iddeti ne kadard&r?
3. 10 mA’lik elektrik ak&m *iddeti neyi te*vik eder?
4. T&pta kullan&lan elektrik ak&m&n *iddeti ne kadard&r?
5. Resim 12.14 te elektrik devresine ba'l& telde oturan iki ku* verilmi*tir. Bir ku* titrer (demek ki
daha büyük *iddetli ak&m geçer) di'er ku* ise sakin durur. Resim 12.15 ile bu olay& aç&klay&n&z.
6. Resim 12.15 te ku*lar serbest teller üzerinde durur. Neden? Aç&klay&n&z.
Zameni hesaplarsak
I_›_‡_“____I1_›_~}‡_{“____I1_›_x}xx‡_{“
Resim. 12.15
Resim. 12.14
Resim. 12.16
45
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. Metallerde elektrik ta*&y&c&lar& __________________ , elektronlarda elektrik yükü ta*&y&c&lar& ______________________ , gazlarda
elektrik yükü ta*&y&c&lar& ________________________ d&r.
2. Resim 12.17 de gibi üç ayn& ampül ba'lanm&*t&r. Hangi ampül en
az &*&k yapacakt&r?
Resim. 12.17
3. Resim 12.18 de gibi üç ayn& ampül elektrik devresine ba'lanm&*t&r. Ampermetre 0,9A elektrik *iddetini
gösterir.
a) Di'er ampermetreler ne kadar ak&m *iddetini
gösterir?
b) B noktas&ndan ne kadar ak&m akar?
c) C noktas&ndan ne kadar ak&m akar?
Resim. 12.18
4. Resim 12.19 de gibi üç ayn& ampül elektrik
devresine ba'lanm&*t&r. A Ampermetresi 0,6A elektrik
*iddetini gösterir. A2 ve A3 ampermetrelerin *iddeti ne
kadard&r?
Resim. 12.19
5. Resim 12.20 a), b), c) de devrenin noktalar&nda ne kadar gerilim vard&r?
b)
c)
Resim. 12.20
6. Resim 12.21 de tüm ampüller ayn&d&r. B ve C ampülleri ayn&
&*&k yapabilir mi? Cevap hay&r ise hangisi daha çok &*&nlar?
7. 20 V’luk gerilimi ölçme kapasitesi olan voltmetrenin devrede
3A’lik elektrik ak&m *iddeti akt&'&nda direnci 4,2 om olan reostan&n
uç noktalar&ndaki gerilimi ölçebilir mi?
Resim. 12.21
8. Direnci 2 om olan reostan&n 6 V’luk gerilime ba'l& bir devrede elektrik ak&m *iddeti ne kadar
olacakt&r?
46
Test
(Elektrik)
1. Resim 1’de hangi ampermetre do'ru ba'lanm&*t&r?
a)
b)
c)
d)
Resim. 1
2. Resim 2 ‘de hangi voltmetre kayna'&n gerilimini
ölçer?
a)
b)
c)
8. Bir devrede 30 V’luk gerilimde 2 mili
amperlik elektrik ak&m *iddetini salan reostaya
ihtiyaç vard&r. Bu reosta a*a'&dakilerden hangisidir?
a) 15 k^ b) 1500 ^ c) 60 ^ d) 15 ^
9. Resim 4 a) da A ve B reostalar&n ba'&nt&s&
gra+ksel *ekilde verilmi*tir. A*a'&dakilerden
hangisi do'rudur?
b) c) I (A)
I (A)
b)
U (V)
Resim. 2
3. Resim 3’te farkl& harcay&c&lar ba'lanm&*t&r. Hangi
harcay&c&lar kombineli ba'lanm&*t&r?
a)
b)
c)
Resim. 3
4. Metaller elektrik ak&m&n iletir çünkü serbest:
a) iyonlar& vard&r
b) elektronlar& vard&r
c) protonlar& vard&r
5. Eksen kesitinden 400 mili amperlik elektrik
ak&m *iddeti geçen iletkenden 2 saniyede kaç kulonluk
elektrik yükü geçer?
a) 800 C b) 200 C c) 48 C d) 0,8 C
6. Gazlarda elektrik ta*&y&c&lar&:
a) elektronlard&r b) iyonlard&r
c) elektronlar ve iyonlard&r
7. Devrede Om kanunu geçerli olan iletkenin uç
noktalar&ndaki gerilim de'i*irse ne sabit kal&r:
a) elektrik ak&m *iddeti
b) iletkenin gücü
c) iletkenin direnci
U (V)
Resim. 4
10. Resim 4 b) de belli bir gerilim için elektrik ak&m *iddetleri verilmi*tir. A*a'&dakilerden
hangisi do'rudur?
b) c) 11.Verilmi* olan örneklerden hangisi elektrik ak&m kayna'& de'ildir?
a) jeneratör
b) akümülatör
c) güne* bataryas& d) reostat
12. Harcay&c&ya 2 defa daha büyük gerilim
ba'lan&rsa gücü nas&l de'i*ecektir? Reostan&n
direnci sabit tutulur:
a) De'i*mez ayn& kal&r b) 2 defa artar
c) 4 defa artar
d) 2 defa azal&r
13. A*a'&daki ölçü birimlerinden hangisi enerji ölçü birimidir?
a) kilo amper b) kilo vat
c) kilovolt d) kilo vat saat
14. Resim 5 te reostalar seri ba'lanm&*t&r. 120 ^
luk reostan&n gerilimi 36V tur. Kayna'&n gerilimi a*a'&dakilerden
hangisidir:
a) 36 V
b) 45 V
c) 150 V
Resim. 5
47
Mknatslar ve manyetik alan
Modern hayat m&knat&s kullan&lmadan dü*ünülemez. M&knat&slar
pusulalar, hoparlörler, elektromotorlar, so'utucular, ses kaydedici
*eritler, disketler ve ba*ka cihazlarda vard&r.
M&knat&s (magnet) sözcü'ü ad&n& Küçük Asya’daki Magneziya
kentine göre alm&*t&r. Bu yerde m&knat&s özelliklerine sahip olan +liz,
bu günkü ad&yla magnetit (Fe2O3) bulunmu*tur.
Bu özelliklere sahip olan +liz doal mknatstr.
Her günkü hayatta ise daha fazla yapma mknatslar
kullan&lmaktad&r.
Bunlar çeli'e m&knat&s özelli'i veren kobalt ve nikel kat&larak
üretilmektedir. Bu m&knat&slar&n farkl& *ekilleri vard&r: çubuk, at nal&,
i'ne v.s. (resim 13.2).
Bu m&knat&slar&n etkisi süreklidir zamanla de'i*mez, bu yüzden
bunlara sürekli mknatslar denir.
Resim. 13.1
Mknatsn özelliklerini inceleyelim
a) Fakl& cinsten süpstanlar (demir, çelik, alüminyum, bak&r, kur*un,
kâ'&t, plastik, a'aç) al&n&z ve bunlardan hangilerini m&knat&s çekti'ini
deneyiniz.
b) M&knat&s& iki yuvarlak kalemin üstüne koyunuz ve bir parça
demir m&knat&sa yakla*t&r&n&z. Ne gördü'ünüzü aç&klay&n&z.
c) Küçük metal çubuklar ve m&knat&s aras&na kâ'&t koyunuz.
M&knat&s metal çubuklar& çekiyor mu?
Deneyi plastik folya, ince tahta parças&yla ince tenekeyle
tekrarlay&n&z. Neyi farkettiniz?
Hangi süpstanslar m&knat&s&n etkisini durdurur?
Yap&lan deneylerde baz& olaylar& fakettiniz.
Resim. 13.2
Mknats demir ve çelik nesneleri çekiyor.
Baka süpstanslardan yaplm olan nesneleri çekmiyor.
M&knat&s sadece demiri çekmiyor demir de m&knat&s& çekiyor
(resim 13.3). M&knat&s ve demirin belli uzakl&kta da olduklar& zaman
birbirini çektiklerini de farkettiniz.
demir
ka'&t
Resim. 13.3
48
Demek ki mknats kuvveti belli bir uzakl&ktan etki eder. M&knat&s
kuvveti kâ'&ttan, a'açtan ve plastikten geçer.
Demir teneke ise m&knat&s kuvvetlerinin etkisini durdurur. Bu yüzden
baz& t&p cihazlar& m&knat&s etkisinden korunmak için tenekeyle sar&l&r.
Benzer *ekilde biz kendimizi de muhafaza edebiliriz.
Aratrmaya devam ediniz
Resim. 13.4
M&knat&s çubu'u üzerine demir parçac&klar& dökünüz (resim 13.4).
Deneyi küçük çivilerle de yapabilirsiniz (resim 13.5). Demir
parçac&klar&n&n veya çivilerin m&knat&sta nas&l s&raland&klar&n& aç&klay&n&z?
Deneylerde demir parçac&klar&n en çok m&knat&s uçlar&nda
topland&klar& görülmektedir, m&knat&s&n ortas& ise bu özelli'e sahip
de'ildir. Bu m&knat&s&n çekim kuvvetinin uç noktalar&nda en büyük
oldu'unu gösterir, bu noktalara mknats kutuplar denir.
Her m&knat&s&n iki kutupu vard&r: kuzey kutup N har+yle i*aret edilir
( ingil. north - kuzey) ve güney kutup S har+yle i*aret edilir (ing. southgüney) ve kutuplar fakl& renkle boyanm&*t&r.
Resim 13.6 da çelik toplar& çeken m&knat&s verilmi*tir.
Çelik toplar m&knat&s sayesinde m&knat&sla*&r ve ba*ka çelik toplar&
çekme'e ba*lar.
M&knat&s çubu'u as&n&z. As&lan çubuk sakinle*tikten sonra elinize
ba*ka çubuk al&n&z. Elinizdeki m&knat&s çubu'unun kuzey kutupunu as&lan
m&knat&s&n kuzey kutupuna yakla*t&r&n&z (resim 13.7).
Ayn&s&n& güney kutuplarla da yap&n&z.
Ondan sonra birinin güney kutupunu di'erinin kuzey kutupuna
yakla*t&r&n&z.
Ne farkediyorsunuz?
Ayn kutuplar birbirini iter, fakl kutuplar ise birbirini çeker.
Resim. 13.5
Resim. 13.6
S
S
N
N
Resim. 13.7
Ayn&s& m&knat&s i'nesiyle ve m&knat&s çubu'uyla ispatlanabilir.
S
N
N
S
N
N
S
S
Resim. 13.8
49
Demir ve çelik parça magnetitin yan&nda iseler m&knat&s özellikleri al&r&lar.
Magnetit etkisinde bulunan demir parça m&knat&s özelliklerine
sahiptir. Magnetitin özellikleri kayboldu'unda demir parça m&knat&s
özelli'ini kaybeder, bu yüzden bu m&knat&slara geçici mknatslar
denir.
Demir parças&n&n m&knat&s alan&nda m&knat&s alan& gibi davranmas&
olay&na (m&knat&sla*mas&na) mknats inuensiyonu denir.
Çelik parça magnetitin etkisi kaybolduktan sonra m&knat&s
özeli'ini korur. Bunlara sürekli veya devaml mknats denir. Her
Resim. 13.9
sürekli m&knat&s&n iki kutupu vard&r. Tek kutuplu m&knat&s yoktur
yani m&knat&slar ayr&lamaz her mknats dipol (iki kutuplu) dur.
Bir m&knat&s iki parçaya kesilirse her parçada tekrar iki kutup beliriverir (resim 13.9).
Yapaca'&m&z deney m&knat&sla*ma olay&n&n ve mikroskobik
m&knat&slar&n – m&knat&s dipollerinin anlam&n daha iyi anla*&lmas&nda
yard&mc& olacakt&r. Uzun bir m&knat&s i'nesi al&n&z ve onu yar&ya kesiniz. <ki parça da sürekli m&knat&st&r. <'neyi yar&ya bölmeye devam
edersek hep sürekli m&knat&slar elde edece'iz (resim 13.10).
Resim. 13.10
Demir parçalar& aras&ndaki çekim daha do'rusu m&knat&slar
aras&ndaki çekim belli bir mesafeden yap&lmaktad&r.
Çok maddelerin m&knat&sla*mas& imkâns&zd&r. Onlar&n aras&nda *u metaller de vard&r: bak&r,
alüminyum, alt&n, gümü* ve mesing.
M&knat&s&n etkisi çekmedi'i süpstanlara hava, kâ'&t, cam v.b. gibilerine yay&l&r.
M&knat&s kuvvetlerinin etki ettikleri alana m&knat&s alan&
denir.
Her sürekli mknats kendi etrafnda mknats alan
yaratr.
Demek ki, m&knat&s kuvvetleri m&knat&s alan& sonucu olarak
elde edilmektedir.
Mknats kuvvetlerinin sralann aadaki örnekle
göstereceiz (resim 13.11):
M&knat&s çubuk üzerine bir cam parças& veya bir kâ'&t
koyunuz ve üzerine demir parçac&klar dökünüz. Dikkatlice
parma'&n&zla cama veya kâ'&da vurunuz.
Resim. 13.11
50
Ne farkediyorsunuz?
Demir parçac&klar& nas&l s&ralan&r?
Demir parçac&klar& çizgiler *eklinde s&ralan&r. Bu çizgiler
m&knat&s kuvvetleri çizgileridir ve bunlara m&knat&s kuvvet
çizgileri denir.
M&knat&s kuvvet çizgilerinin daha yo'un oldu'u yerlerde
m&knat&s alan& daha kuvvetlidir.
Kuzey kutupundan güney kutupuna gittikleri tan&m üzeri
al&nm&*t&r.
At nal& cinsinden m&knat&sla ayn& deneyi tekrarlay&n&z, ayn&s&n&
iki ayn& ve iki z&t kutuplu m&knat&slar& yan yana getirerek olu*an
m&knat&sla tekrarlay&n&z (resim 13.12).
Her deney için neyi anlad&'&n&z& söyleyiniz.
Pusula
Resim. 13.12
Yeryüzünün yönlerini belirlemeye yarayan alet – pusulan&n
ba* bölümü dikey eksen etraf&nda kolayca hareket edebilen
m&knat&sla*m&* i'nedir (resim 13.13). M&knat&s i'nesinin mavi
boyanm&* k&sm& kuzeye, k&rm&z& boyanm&* k&sm& güneye dönüktür.
Pusulay& elimize tuttu'umuzda kuzey – güney yönünü belirtiyoruz.
M&knat&s&n ilk kullan&m& pusulada görülmü*tür. Pusulan&n yayg&n
bir *ekilde kullan&m& XII yüzy&lda denizcilikte ba*lam&*t&r.
Resim. 13.13
Dünyann manyetik alan
Pusulan&n m&knat&s i'nesi yatay *ekilde
Dünyan&n neresinde bulunursa her zaman
kuzey – güney yönünü gösterir. Bu Dünya
etraf&nda manyetik alan&n oldu'unu göstermektedir. Demek ki Dünya büyük bir
m&knat&st&r. M&knat&sl& cisimlere m&knat&s
alan&nda kendi m&knat&s kuvvetiyle etki
eder yani pusulan&n m&knat&s i'nesine de
ayn& zamanda (resim 13.14).
Yatay *eklindeki m&knat&s i'ne
Dünyan&n etkisiyle kendi dikey ekseni
etraf&nda belli yöne yönlenir yani kuzey
kutup kuzeye güney kutup güneye yönlenir. Dikey eksende yatan dikey düzleme
m&knat&s meridyeni denir.
güney m&knat&s
kutupu
küresel co'ra+
kutup
güney co'ra+
kutup
yerküre
ekseni
kuzey m&knat&s
kutupu
Resim. 13.14
51
Resim. 13.15
Dünyan&n manyetik alan&ndan geçen m&knat&s ekseni, Dünyan&n dönme ekseniyle
(co'ra+ kutuplardan geçen eksen) çak&*maz, onunla 17 derecelik aç&y& çizer.
M&knat&s ve co'ra+ kutuplar çak&*mad&'&ndan pusulan&n m&knat&s i'nesi co'ra+
meridyenin yönünü göstermez.
Cora meridyen pusulann mknats inesi arasndaki açya deklinasyon
açs denir (resim 13.15). Zamanla bu aç& çok az de'i*ir, bu yüzden hava ve deniz
ula*&m&na dikkat etmek gerekir.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
Resim. 13.16
1. M&knat&s kutupunun m&knat&s kuvvetleri ba*ka bir m&knat&s sayesinde nas&l
daha kuvvetli ya da daha zay&f olabilir (resim 13.16)?
2. Bir m&knat&s&n bir kutupunda z&mba parçac&klar& di'er kutupunda ise çiviler
vard&r (resim 13.17).
M&knat&s& çekti'imizde zincir *eklinde s&ralanm&*lardan ( z&mba parçac&klar&
veya çiviler) hangisi oldu'u gibi kalacak hangisi ise bozulacakt&r.
3. M&knat&s&n uç noktalar&na yap&*an i'nelerin serbest kalan uçlar& neden
birbirini çeker (resim 13.18).
4. Küçük arabalara m&knat&s çubuklar& yap&*t&r&lm&*t&r. Arabalardan hangileri
birbirini çeker hangileri ise birbirini iter (resim 13.19).
Resim. 13.17
Resim. 13.19
Resim. 13.18
5. <ki demir i'ne ayn& uzunlukta iki iple as&lm&*t&r (resim 13.20).
Altlar&na m&knat&s çubu'u getirdi'imizde i'neler birbirini iter. Neden?
M&knat&s çubu'u i'nelerden uzakla*&rsa ne olacakt&r?
6. Pusuladaki m&knat&s i'nesi kuzey – güney yönüne döner. Bu
olay& aç&klay&n&z (resim 13.21).
7. Elastik bir yaya as&lm&* olan z&mbaya
farkl& *ekilden m&knat&slar yakla*t&r&n&z.
a) Hangi m&knat&s daha kuvvetlidir?
b) M&knat&s&n her iki kutupunun ayn& kuvveti
var m&d&r?
Resim. 13.20
Resim. 13.22
52
Resim. 13.21
Elektriin mknatslk
etkisi
Bir m&knat&s i'nesi al&n&z ve i'neyi suyla dolu bardaktaki yal&tkana (stiropor) bat&r&n&z .
M&knat&s i'nesini bir telle bataryaya ba'lay&n&z.
M&knat&s i'nesinin yönü ne olacakt&r?
a) Elektrik devresi kapanmadan önce m&knat&s i'nesi kuzey – güney yönündeydi
b) <letkenden ak&m ak&nca m&knat&s i'nesi döndü
c) Bataryan&n kutuplar& de'i*ince i'ne ters yöne döner.
a)
Resim 14.2 yi de inceleyelim.
b)
c)
Resim. 14.1
Düz çizgili bir iletken m&knat&s i'nesiyle paralel yerle*tirilmi*tir. Elektrik devresinden ak&m
akarsa m&knat&s i'nesi durumunu de'i*tirir. <'nenin durum
de'i*tirmesi elektrik ak&m&na ba'l&d&r, elektrik ak&m&n&n
de'eri daha büyük ise i'nenin dönmesi daha büyüktür, daha
küçük ise daha küçüktür. Bu deneyi ilk defa Danimarkal&
fizikçi Hans Kristiyan Ersted 1821 y&l&nda yapm&*t&r.
Deneyden anlad&'&m&za göre elektrik akm akan iletken
etrafnda manyetik alan vardr. Bu alann etkisiyle
ine hareket eder. Elektrik ak&m&n&n akma yönü de'i*irse
(bataryan&n kutuplar& ters ba'lan&rsa) m&knat&s i'nesi de
ters dönmeye ba*layacakt&r.
M&knat&s i'nesini yava* yava* elektrik ak&m& akan iletResim. 14.2
kenden uzakla*t&r&rsak dönmesi yava* yava* azalacakt&r ve
ayn&s& da ters durumda olacakt&r.
Elektrik akm akan telin manyetik alan etkisi iletkenden
uzaklatmzda azalr, yaklatmzda ise çoalr.
Cisimlerin manyetik özellikleri elektrik yüklü parçacklarn
hareketi sonucunda elde edilmektedir.
Hans Kristiyan Ersted
Resim. 14.3
53
M&knat&s i'nesinin dönme yönü için sa' el kural& geçerlidir.
Resme iyi bak&n&z ve kural& aç&klay&n&z.
Sa elimizi iletkenin üzerine akmn akt yöne
parmaklarmz uzatarak koyarsak, avucumuzu iletkene
uzatrsak baparmamz inenin kuzey kutupunun dönme
yönünü gösterecektir.
Resim. 14.4
‰imdiye kadar yap&lan ara*t&rmalarda elektrik ve m&knat&s olaylar& aras&nda elektrik olaylar&n&n
ayr&lmayan ve ko*ullu ba'& oldu'u görülmü*tür. Elektrikle*mi* parçac&klar etraf&nda manyetik alan
vard&r, ayan& parçac&klar hareket halinde olup (elektrik alan&) m&knat&s alan& olu*turur.
A*a'&daki manyetik alanlar&n& aç&klayaca'&z:
do'rusal iletken
dairesel iletken
solenoid (makara)
Dorusal iletkenin manyetik alan
Do'rusal elektrik ak&m& iletkeninin manyetik alan& ve manyetik alan kuvvet çizgileri *u *ekilde
gösterilebilir:
Yatay *eklinde koyulmu* karton parças& içinden yal&t&lm&* iletken geçer (resim 14.5). <letkenden bir
kaç amperlik elektrik ak&m& geçsin, sonra karton üzerine demir parçac&klar& dökünüz ve ha+fçe kartona
vurunuz.
Ne farkediyorsunuz?
Demir parçac&klar& iletken etraf&nda konsantrik çemberler (iç içe çemberler) *eklinde toplan&r.
Elektrik ak&m& zay&f manyetik alan& olu*turur.
Manyetik alan iletken yak&n&nda en kuvvetlidir.
Elektrik ak&m *iddetinin kuvvetle*mesiyle manyetik alan kuvvetle*ir.
Resim. 14.5
Dorusal iletkende manyetik alan kuvvet çizgileri konsantrik çemberlerdir. Çemberlerin merkezi iletkendir ve iletkene dik olan düzlemde
yatmaktadrlar.
Deneyimize devam edelim
<letken etraf&nda m&knat&s i'neleri koyup elektrik ak&m& sal&n&z
(resim 14.6).
M&knat&s i'neleri nas&l s&ralanm&*t&r?
Elektrik ak&m&n&n yönünü de'i*tiriniz.
M&knat&s i'neleri ayn& yönde kal&yor mu?
Resim. 14.6
54
Manyetik alann yönü iletkende akan elektrik akmn yönüne baldr.
<letken etraf&nda yerle*tirilen m&knat&s i'neleri manyetik alan&n&n kuvvet
çizgilerinin yönünü göstermektedir.
M&knat&s i'nelerinin kuzey kutuplar&n&n yönü manyetik alan&n&n yönü
olarak tan&m üzeri al&nm&*t&r.
Resim. 14.7
Do'rusal iletkenin manyetik alan&n&n yönü sa' el kural&yla belli olur (resim 14.7).
Dorusal iletkeni sa elimizin avucu içine alrsak baparmamz elektrik akmnn yönünü,
dört parmaklarmz ise manyetik alann kuvvet çizgilerinin yönünü gösterecektir.
<ki paralel iletken aras&ndaki m&knat&s kuvvetinin yönü nas&ld&r?
<ki paralel iletkenle bir deney yapal&m. Birinci durumda elektrik ak&m& z&t yönlü (resim 14.8 b) ikinci
durumda ise elektrik ak&m&n yönü ayn& olsun ( resim 14.7 c).
Ne farkediyorsunuz?
Resim. 14.8
Elektrik ak&m akan paralel iletkenler ne zaman birbirini çeker, ne zaman ise birbirini iter?
Deneylerde farkettikleriniz neye ba'l&d&r?
Paralel iletkenlerdeki manyetik kuvvetleri yönü elektrik ak&m&n yönüne ba'l&d&r.
Elektrik ak&m&n yönü iki paralel iletkende:
a) z&t yönlü ise birbirini iter (resim 14.8 b)
b) ayn& yönlü ise birbirini çeker (resim 14.8 c)
Dairesel iletkenin manyetik alan
Dairesel iletkenin manyetik alan& ve manyetik alan&n&n kuvvet çizgilerini bir çizimle aç&klayaca'&z.
Resim. 14.9
Demir parçac&klar&n bulundu'u yatay karton üzerine dairesel iletken geçirilir (resim 14.9). <letkenden elektrik ak&m& akt&'&nda m&knat&s alan& olu*ur ve demir
parçac&klar m&knat&sla*&p ve s&ralan&r.
55
Deneyden ve gra+kten ne farkettiniz?
M&knat&sla*m&* demir parçac&klardan manyetik alan&n kuvvet çizgilerinin kapal& çizgiler
oldu'u farkedilir.
Demir parçac&klar& en yo'un dairesel iletkenin içinde s&ralanm&*t&r.
M&knat&s i'nelerinin yönü kartona ha+f m&knat&s *eritleri koyarak kolayca tespit edilebilir (resim
14.10). Manyetik alan&n kuvvet çizgilerinin yönü m&knat&s
i'nesinin kuzey kutupunun yönüyle ayn&d&r.
Resim 14.11 de elektrik ak&m&n yönü kal&n k&rm&z& ok
i*areti ile i*aretlenmi*tir, manyetik kuvvet çizgileri ise
ayn& do'rultuda ince mavi ok i*aretleriyle i*aretlenmi*tir.
<letkenin manyetik kuvvet çizgileri iletkenle belli olan
dü*ünülmü* bir yüzeyden geçer.
Resim. 14.10
Resim. 14.11
Onlar iletkene bir yandan “girer” di'er yandan ise “ç&karlar”. M&knat&s
kuvvet çizgilerinin iletkenden ç&kt&klar& taraf& kuzey m&knat&s kutupu,
girdikleri taraf& ise güney m&knat&s kutupudur (resimde sa' tarafa bak&n&z).
Dairesel iletkenin manyetik alan kuvvet çizgilerinin yönü sa' elimizin
parmaklar&n& kapatarak sa' el kural&yla belirtilebilir (resim 14.12 a).
Bu durumda (do'rusal iletkene k&yasen) kapal parmaklar elektrik
akmn yönünü, baparmak ise manyetik alan kuvvet çizgilerinin
yönünü göstermektedir.
Ne farkediyorsunuz?
a)
eletrik ak&m& akan
dairesel iletkenin
manyetik alan&
manyetik alan
kuvvet çizgileri
elektrik ak&m&n akt&'&
dairesel iletken
do'rusal iletkenin
manyetik alan&nda
da benzerdir
Resim. 14.12
Dairesel iletkenin manyetik alan& k&sa sürekli m&knat&s&n alan&yla benzerdir. Dairesel iletkenin bir
yan& sürekli m&kant&s&n kuzey kutupu gibi di'er yan& ise güney kutupu gibi davran&r (resim 14.12 b).
Ne kadar ö'rendi'inizi kontrol ediniz
1. M&knat&s i'neleri yard&m&yla (resim 14.13) elektrik ak&m&n yönünü
belirtiniz.
2. Ersten deneyinde ne ispatlanm&*t&r?
Resim. 14.13
3. Manyetik kuvvet çizgileri yard&m&yla (resim 14.14) iletkende elektrik ak&m&n yönünü belirtiniz.
4. A*a'&dakilerden hangisinde sarg& manyetik alan& olu*turuyor:
a) at nal& m&knat&s& b) düz m&knat&s c) m&knat&sla*m&*
top d) sarg& manyetik alan yaratmaz
5. Resim 14.15 a) da elektrik ak&m *iddeti I olan
dairesel iletkenin manyetik alan kuvvet çizgileri
a)
b)
verilmi*tir. M, N, P ve Q noktalar&nda manyetik kuvvet
Resim.
14.15
çizgilerinin yönünü belirtiniz.
Resim. 14.14
6. Dairesel iletkende elektrik ak&m&n yönünü belirtiniz (resim 14.15 b).
56
Solenoidin manyetik alan
a)
b)
Resim. 14.16
Solenoidin
manyetik alan&
Do'rusal iletkenin
manyetik alan&yla
benzerdir
Çok say&da dairesel sarg&lara bükülmü* iletkene solenoid denir (resim 14.16). Solenoidde her dairesel sarg&
elektrik ak&m&n akt&'& dairesel iletken gibi davran&r.
Solenoidin manyetik alan& ayr& ayr& sarg&lar&n&n manyetik alanlar& toplam&na e*ittir. Sarg&lar&n say&s& ne kadar
büyük (sarg&lar daha yo'un ise) ise manyetik alan& o
kadar daha kuvvetlidir.
Solenoidin manyetik alan& çubuk m&knat&s&n manyetik alan&yla ayn&d&r, ki bu manyetik kuvvet çizgilerinden göstermektedir (resim 14.16 a). Solenoid
kendi çap&ndan çok daha uzun ise solenoidin içindeki
manyetik alan& daha homojendir ( manyetik alan kuvvet çizgileri birbiriyle paraleldir ve homojen *ekilde
s&ralanm&*t&r resim 14.16 b).
Solenoid, batarya ve bir m&knat&s i'nesi al&n&z (resim
14.17).
Devre ba'land&'&nda m&knat&s i'nesine ne
olacakt&r?
Elektrik ak&m& akan solenoid ve m&knat&s i'nesi
aras&ndaki ba' nas&ld&r?
Resim. 14.17
M&knat&s i'nesi döndü'ü için aralar&ndaki ba'
m&knat&sl& etki eden kuvvet ise m&knat&s kuvvetidir.
Solenoidin manyetik kutuplar deiebilir mi?
Deneyi tekrarlay&n&z ve bataryan&n kutuplar&n& ters ba'lay&n&z.
M&knat&s i'nesi nas&l davran&r?
Bataryan&n kutuplar&n&n de'i*mesiyle solenoid – m&knat&s kutuplar&n& de'i*tirir. ‰imdi m&knat&s
i'nesinin di'er kutupunu çeker.
Bataryan&n kutuplar&n&n de'i*mesiyle elektrik ak&m&nda nas&l bir de'i*iklik yap&ld&?
Kutuplar&n de'i*mesiyle elektrik ak&m&n yönü de'i*ti bununla manyetik alan&n yönü de de'i*ir.
Solenoidin manyetik alan iddeti nasl kuvvetletirilebilir?
Elektrik ak&m&n akt&'& solenoidin içinde manyetik alan&n&n sabit de'eri vard&r.
Manyetik alan uzunluk biriminde solenoidte sarg& say&s& artarsa veya solenoidten akan elektrik
ak&m&n *iddeti artarsa kuvvetlenebilir.
57
Elektromknats
Manyetik alan *iddetini kuvvetle*tirmek için daha
uygun yöntem vard&r, yani solenoidin içine kolay
m&knat&sla*abilen yumu*ak demir parças& – çekirdek
tak&l&r.
Demir çekirdekli solenoide elektromknats denir.
Resim 14.18deki gibi devre ba'lay&n&z. Devre kapal&
oldu'u zaman demir plak çekirde'in uzun yüzüne s&k&ca
yap&*&kt&r.
Elektrik ak&m& akan solenoide ferom&knat&sta çekirdek
tak&ld&'&nda solenoidin manyetik *iddeti artacakt&r.
çekirdek
Solenoid
demir
plak
Resim. 14.18
Devreyi durdurursak ne olacakt&r?
Çekirde'e ba'l& demir plak dü*ecektir çünkü elektrik ak&m&n&n durdurulmas&yla makarada
(solenoidte) elektrom&knat&sl&k özellikleri kaybolmaktad&r.
Elektrom&knat&sa ne olur?
Demir çekirdekte küçük m&knat&slar vard&r, bunlar&n manyetik alanlar&
aralar&nda birbirini yok eder (resim 14.19 a). Telden elektrik ak&m& ak&nca
manyetik alan&nda küçük m&knat&slar&n ayn& yönü vard&r (resim 14.19 b).
Böylece onlar birlikte güçlü bir manyetik alan& yapar. Elektrik ak&m& kesilirse
küçük m&knat&slar tekrar eki yönüne döner manyetik alan ise kaybolur.
a)
b)
Resim. 14.19
Resim 14.20 deki gibi bir deney yap&n&z ve neyi
farketti'inizi aç&klay&n&z.
Elektrik ak&m&n ba'lanmas&yla solenoide bir demir
veya çelik cisim getirilse bu cisim m&knat&sla*abilir.
Bu *ekilde demir ve çelik cisimler m&knat&sla*&r.
Elektrik akmn manyetik alanna göre
tanyoruz.
Resim. 14.20
Elektrik ak&m&n manyetik etkisini evlerimizdeki zillerde görmekteyiz.
Elektrik ak&m&n& ba'layarak (anahtara bas&nca) sarg& demir çekirde'i çeker (resim 14.21 a). Demir
çekirdek metal plaka vurarak zil sesi duyulur. Elektrik ak&m& kesilirse sarg& demir çekirde'i salar
(resim14.21 b) çekirdek dü*er ve di'er metal plaka vurur.
58
b)
Resim. 14.21
Mknats indüksiyonu. Elektrikle*mi* cismin elektrik alan& süre durumunda – elektrik akmn
iddeti diye bir büyüklükle tan&nm&*t&r. Buna benzer *ekilde manyetik alan& - mknats indüksiyonu
(|
B ) diye bir büyüklükle özenle*ir.
Mknats indüksiyonu vektörsel bir büyüklük olup, manyetik alann açklamak için iddeti,
dorultusu ve yönüyle bellidir.
M&knat&s indüksiyonun *iddeti manyetik aln& kuvvet çizgilerinin daha yo'un oldu'u yerlerde daha
büyüktür, ayn&s& da tersi için de geçerlidir kuvvet çizgilerin yo'unlu'u az oldu'u bölgelerde *iddeti
daha azd&r.
M&knat&s indüksiyonun yönü her noktada manyetik alan&n yönüyle yani manyetik alan& kuvvet çizgilerinin yönüyle ayn&d&r.
M&knat&s indüksiyonu ölçü birimi tesladr (T).
Manyetik alanda 1A lik elektrik akm akan 1m uzunluundaki bir telin bulunduu alana
1 N luk kuvvet etki ediyorsa mknats indüksiyonu 1T dr. Tel manyetik alana dik yerletirilmitir.
m
B
S
Manyetik alan&n uzayda her noktas& o noktalardaki m&knat&s
indüksiyonuyla bellidir, uzayda manyetik alan ise uzay& olu*turan
tim vektörlerinin toplam&yla belli olur.
M&knat&s >uksu. Manyetik alan kuvvet çizgileriyle belli olur.
Kuvvet çizgilerinin yo'unlu'una göre m&knat&s indüksiyonun
(|
B ) kuvveti veya *iddeti için dü*ünülebilir.
Resim. 14.22
Alan S olan yüzeyden geçen kuvvet çizgileri saysna
mknats uksu () denir.
Homojen manyetik alann mknats uksu kuvvet çizgilerine dik olan yüzeyin alannn (S)
ve mknats indüksiyonu iddetinin (B) çarpmna eittir. Resim 14.22, yani:
59
M&knat&s >uksu ölçü birimi veber (Wb) dir.
M&knat&s >uksu tan&m&ndan :
Alan 1m2 dik düzlem üzerinde mknats indüksiyonu 1T olan homojen manyetik alann mknats
uksu 1Wb dir.
.
= · S e*itli'inden manyetik alan&n *iddeti bulunur
Yukar&daki e*itlikler aras&nda ba'& kullan&rsak tesla (T) ölçü birimi için bir tan&m daha verebiliriz.
Alan 1m2 dik düzlem üzerinde mknats uksu 1Wb olan homojen manyetik alann mknats
indüksiyonu 1T dr.
Bunlar biliyor muydunuz?
Elektrom&knat&slar kasetçalarlarda, videolarda, hoparlörler
v.s. gibi cihazlarda kullan&l&r.
Elektrom&knat&slar&n depolarda arabalar& kald&ran asansörlerde de kullan&m& büyüktür (resim 14.23).
Resim. 14.23
ele
kt
ro
m
kn
at
s
rya
bata
Kendiniz elektromknats yapnz
metal
ineler
Yumu*ak demir parças& etraf&na yüze kadar bak&r teli
örgüsü örünüz. Tellerin uç noktalar&n& bir cep bataryas&n&n
kutuplar&yla ba'lay&n&z (resim 14.24 ).
Yak&nda küçük i'neler varsa ne olacakt&r?
Devre durdurulursa elektrom&knat&sa ne olacakt&r?
priz
Resim. 14.24
Resim. 14.25
60
Deneyiniz
Makaralar elektrik ak&m&na ba'lan&rsa makaralara
ve çekirde'e ne olacakt&r?
M&knat&s olurlar, demir nesneleri çekerler ve a'&l&k
kald&r&rlar (resim 14.25).
Elektrik ak&m& durdurulursa ne olacakt&r?
Demir nesne dü*ecektir çünkü elektrik ak&m&n
durdurulmas&yla elektrom&knat&s m&knat&s özelli'ini
kaybeder.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
Resim. 14.26
Resim. 14.27
I = 10 A
=2A
Resim. 14.28
Resim. 14.29
1. Batarya ve ampülün oldu'u devrede kutuplar&
de'i*tirirsek ne olacakt&r (resim 14.26)?
2. Batarya, elektrom&knat&s ve m&knat&s i'nenin oldu'u
devrede elektrom&knat&s yak&n&nda kutuplar& de'i*tirirsek
ne olacakt&r (resim 14.27)?
3. elektrik ak&m akmas& durumunda dairesel iletkenin ve makaran&n
manyetik alanlar&n& k&yaslay&n&z.
Dairesel iletkenden 10A’lik elektrik ak&m& makaradan ise 2A’lik
elektrik ak&m& akar (resim 14.28).
Manyetik alanlar nas&ld&r:
a) dairesel iletkenin daha zay&ft&r, makaran&n daha kuvvetlidir
b) makaran&n daha zay&ft&r, dairesel iletkenin daha kuvvetlidir
c) iki iletkenin ayn&d&r
(do'ru cevab& çevreleyiniz)
4. Seri *eklinde ba'l& iki makarada neden biri daha kuvvetli di'eri
daha zay&f manyetik kuvvetle etki eder (resim14.29)?
5. Resim 14.30 elektrik ak&m&n akt&'& solenoid (makara) verilmi*tir.
Makaralar aras&nda etki var m&d&r?
6. Resim 14.31 de solenoidin manyetik kuvvet çizgilerinin yönü verilmi*tir. Bunlar&n yard&m&yla
solenoidin sarg&lar&ndan akan elektrik ak&m&n yönünü belirtiniz.
7. 2,4 m2 alanda homojen manyetik alan&n m&knat&s >uksu 1,44 Wb dir. Do'rultusu yüzeye dik olan
m&knat&s indüksiyonun *iddetini belirtiniz.
Resim. 14.30
Resim. 14.31
Resim. 14.32
8. <ki solenoidten ayn& de'erde
elektrik ak&m& akar örne'in 5A
(resim 14.32). Solenoidlerin
hangisinin m&knat&s indüksiyonu
*iddeti daha büyüktür?
9. <ki paralel ba'l& elektrik ak&m& akan do'rusal iletken
aras&ndaki etki nas&ld&r (resim
14.33):
a) ayn& yöndedir
b) z&t yöndedir
Deneyin gerçekle*mesinde
farketmi* olduklar&n neye ba'l&d&r.
Resim. 14.33
61
Elektrik akmnn geçtii iletkene
mknats alannn etkisi
‰imdiye kadar m&knat&s&n m&knat&s kuvvetiyle di'er m&knat&sa etki etme olaylar&yla tan&*t&k. ‰imdi
ise m&knat&s&n m&knat&s kuvvetiyle elektrik ak&m&na etkisini, yani elektrik ak&m&n geçti'i iletkene olan
etkisini görece'iz.
Elektrik ak&m&n geçti'i do'rusal iletken yan&na m&knat&s yakla*t&r&rsak iletkene bir kuvvetin etki
etti'ini görece'iz. Elektrik ak&m&n yönü de'i*irse iletken ters yönde hareket edecektir.
Manyetik alann mknats kuvvetiyle iletkene etkisini Amper incelemitir ve bu yüzden bu
kuvvete amper kuvveti denir.
Deney
Bak&r telinden bir “sal&ncak” yap&n&z. Sal&nca'& iki izole edilmi* sandalyeye yatay k&sm&na at nal&
*eklindeki bir m&knat&s& koyabilecek yani m&knat&s kuvvet çizgilerine dik olacak *ekilde as&n&z.
A*a'&daki veriler için ne olaca'&n& aç&klay&n&z:
a) devre kapan&rsa (resim 15.1 a)
b) elektrik ak&m&n yönü de'i*irse (resim 15.1 b)
c) m&knat&s&n kutuplar& de'i*irse (N l S) daha
do'rusu m&knat&s dönerse .
Deneyden *unlar& farkediyoruz:
b)
a)
Resim.
15.1
- devre kapan&nca bak&r teli hareket eder
- elektrik ak&m&n yönü veya m&knat&s&n kutuplar&n&n de'i*mesiyle bak&r tellinin “sal&nca'&n” hareket
yönü de'i*ir
M&knat&s kutuplar& aras&nda bulunan ve elektrik ak&m&n geçti'i iletkenin hareket
yönü sol el kural&yla belirtilir.
Sol elimizin avucunu (mknats kuvvet çizgilerinin avucumuzun içine girecek
ekilde) mknatsn kuzey kutupuna doru uzatrsak dört parmamz iletkende
geçen elektrik akmn yönünü baparmamz ise iletkenin hareket yönünü gösterir.
Resim. 15.2
<letkenin neden hareket etti'ini anlamak zor de'ildir. Burada iki manyetik alan vard&r:
sürekli m&knat&s&n manyetik alan& ve elektik ak&m&n geçti'i iletkenin manyetik alan&.
Sürekli m&knat&s&n manyetik alan& iletkenin manyetik alan&n& bast&r&r. Sadece iletken hareket
edebildi'inden bask& iletkene yap&lacakt&r, elektrik ak&m&n geçti'i iletken m&knat&s kuvvetiyle mekanik
hareket yapacakt&r.
M&knat&s enerjisi mekanik enerjiye dönü*ür. Do'rultusu ve yönü bellidir, *iddeti ise a*a'&dakilere
ba'l&d&r:
62
- Sürekli m&knat&s&n manyetik alan&n&n indüksiyonuna (B)
- <letkenden geçen elektrik ak&m&n *iddetine (I)
- Manyetik alanda bulunan iletkenin uzunlu'una (l)
Sayd&'&m&z bütün bu büyüklükler elektrik ak&m&n geçti'i iletkeni hareket ettiren kuvvete F etki eder.
Bu matematik formülüyle de gösterilebilir: F = B · I · l.
Amper kuvveti sürekli mknatsn manyetik alan ve elektrik akmn geçtii iletkenin manyetik alan etkisi sonucu meydana gelir.
Mknats alan çerçevesi olarak iletken
Çerçeve dediimizde mknatsn kutuplar arasna koyulabilen
ve bir eksen etrafnda rahat hareket edebilen dörtgen eklinde
bükülmü bir iletken anlalmaktadr.
elektrik
ak&m&
elektrik
ak&m&
a)
b)
Bu dörtgen *eklindeki çerçeveyle bir kaç durum inceleyece'iz (resim
15.3).
a) dikey durumda bulunan at nal& *eklindeki m&knat&s&n kutuplar& aras&na
c)
ak&m çerçeveyi yatay *ekilde koyal&m. Çerçevenin kuzey kutupuna - N
yak&n olan koluna A – kolu, güney kutupuna- S yak&n olan koluna ise B-kolu
Resim. 15.3
d)
diyelim. A- koluna dikkat edilirse do'rusal iletken oldu'u anla*&lmaktad&r.
O zaman A-koluna yönü a*a'&ya do'ru olan m&knat&s kuvveti etki eder. Bu kuvvet etkisiyle A- kolu
a*a'&ya do'ru hareket eder.
b) B-koluna yönü yukar&ya olan kuvvet etki eder. Bunun etkisiyle B-kolu yukar&ya do'ru hareket
eder. Demek ki A-koluna ve B-koluna *iddetleri ayn& fakat yönleri ters olan iki kuvvet etki eder. Fakat
çerçevenin toplam kuvveti s&f&r de'ildir, iki kuvvet birbirini yok etmez çünkü uzunlukça ayn& yönde
etki etmezler. Bu kuvvetler çerçevenin ekseni etraf&nda dönmesini sa'layan iki çift vektördür.
c) Çerçeve kendi ekseni etraf&nda dikey duruma gelinceye kadar dönmeye devam eder yani A-kolu
a*a'& B-kolu yukar& gelir. O zaman çerçeve düzlemi manyetik kuvvet çizgilerine dik olur. A-kolun ve
B-kolun manyetik kuvvetleri uzunlu'una ayn& yönde etki eder (resim 15.3 c). Bu yüzden *imdi bu iki
kuvvet birbirini yok eder ve *imdi toplam m&knat&s kuvveti s&f&ra e*it olur.
d) Çerçevenin c) durumunda oldu'unu zaman elektri'in durdurulup ters yönde ba'lanmas&n&
dü*ünün. O zaman elektrik B- kolundan girip A-kolundan ç&kar. Çerçevenin dönmesini sa'layan yeki
iki kuvvet çifti olu*ur.
sarg&
Sonuçlandralm: Elektrik çerçevesini düzlemi m&knat&s kuvvet
komutatör
çizgilerine paralel olacak *ekilde (a *&kk&nda oldu'u gibi) yerle*tirirsek,
(yar&halka)
çerçeveye ekseni etraf&nda döndüren kuvvet etki eder. Çerçevenin döngra+t
meye devam etmesi için elektrik ak&m&n&n yönünün de'i*mesi yeterlidir.
f&rçalar
Bu durum kumulatör denen cihazla yap&l&r (resim 15.4).
Kumulatör aralar&nda izole edilmi* iki yar&m halkadan olu*maktad&r.
Resim. 15.4
Her yar&m halka çerçevenin bir ucuyla ba'l&d&r. Kumulatörün elektrik ak&m&
kayna'&na ba'l& iki f&rças& vard&r. Çerçeve döndü'ünde her f&rça önce bir
yar&m halkaya sonra di'er yar&m halkaya de'er. Böylece her dönmede kumulatör elektrik ak&m&n yönünü
iki defa de'i*tirir.
63
Elektromotor
Hepimiz elektromotoru duymu*uzdur. Ta*&tlar&n hareketi, çok say&da evimizdeki cihazlarda,
baz& çocuk oyuncaklar&nda, videolarda, elektrik saatlerde, in*aatta v.s. yerlerde elektromotor
kullan&lmaktad&r.
Elektromotor elektrik akmn kinetik enerjiye dönütüren bir alet (cihaz) olup çeitli elektrik
makinelerin, v.b. cihazlarn hareket etmesi için kullanlmaktadr.
Elektromotor üç k&s&mda olu*maktad&r: stator,
s
nat
frçalar
rotor ve kumulatör.
mk tor)
(sta
Stator (hareket etmeyen k&s&md&r) m&knat&st&r
Rotor (hareket eden k&s&md&r) m&knat&s
etraf&nda dönen sarg& veya çerçevedir
Kumulatör (yar&m yüzük) çerçeveye
tutturulmu*tur ve onunla beraber hareket eder.
akm
Kumulatörde ak&m kayna'&na ba'lanan yat&k iki
kayna
rotor
frça vard&r. Elektro motorun k&s&mlar& ve çal&*ma
yöntemi resim 15.5 te gösterilmi*tir.
kumulatör
At nal& *eklide sürekli m&knat&s&n kutuplar&
Resim. 15.5
aras&nda elektrik ak&m kayna'&na ba'l& dikdörtgen
*eklinde bir iletken bulunmaktad&r. Sarg&n&n uçlar& kumulatöre (iki yar&m yüzü'e) tutturulmu*tur.
Sarg&dan elektrik ak&m& geçerse çerçevenin iki taraf& bir kuvvetin yukar&ya di'erinin a*a'&ya hareket
ettirdi'i kutuplar aras&nda bulunmas&
N
S
N
S
yüzünden bir taraf yukar& di'er taraf ise
a*a'& hareket eder (iletkendeki elektrik
ak&mlar&n yönü z&tt&r). Bu *ekilde sarg&
veya çerçeve döner. Sarg& dik durumda
oldu'u zaman kuvvetler dönmesine etki
edemez bu yüzden *imdi ayn& kuvvetler
ayn& do'rultuda ters yönde etki etmeye
+
+
ba*lar. Sarg& dik duruma geçince, kumub)
latör elektrik ak&m&n yönünü de'i*tirir.
Resim. 15.6
‰imdi ayn& do'rultuda etki eden kuvvetler
yönünü de'i*tirir. Bu *ekilde sarg& bir yar&m daire hareketi yapar ve bu *ekilde devam eder.
Sarg&n&n dönmesi makinenin (cihaz&n) eksenine ta*&n&r. Bu *ekilde elektrik enerjisi kinetik enerjiye
(dönmeye) dönü*ür. Bu elektromotorun çal&*t&'& yöntemdir. Elektromotorun çal&*mas& için bir tan&m
daha bakal&m.
Elektromotor çok basit yapya sahip elektrik bir cihaz olup elektrik enerjisini mekanik
enerjiye dönütüren bir alettir.
64
Kullan&*ta olan elektromotorlar&n farkl& aç& üzere konulan birkaç
sarg&s& vard&r. Böylece bunlar&n daha sakin çal&*mas& ve daha kuvvetli
çal&*mas& olur. Baz& motorlarda sürekli m&knat&s yerine elektrom&knat&slar
kullan&lmaktad&r. Bu da bu motorlar&n çok yönlü ak&mda çal&*abildiklerini
göstermektedir. Sarg&da (rotorda) ak&m&n yönünün de'i*mesiyle ayn& anda
elektrom&knat&sta manyetik alan&n yönü de'i*ir. Böylece rotorun dönme
yönü ayn& kal&r.
Elektromotorlar&n tüm di'er makinelere göre öncülü'ü vard&r.
Elektromotorlar&n istifade etme derecesi büyüktür, sakin ve sessiz i* yaparlar, yenliktirler, basit kullan&*& ve ucuz bak&mlar& vard&r.
elektromotorda
Elektromotorlar&n iç yanmaya sahip olan motorlara (benzin ya da dizel morotor ve stator
torlar) k&yasen ekolojik öncülü'ü de vard&r, do'ay& kirletmezler.
Resim. 15.7
Elektromotorlar&n 19’cu yüzy&l&n bilimsel – teknik revolusyonu ürünü
olmas&na ra'men günümüzde de farkl& büyüklükte ve farkl& güce sahip milyonlarca üretilmektedir. Günümüzde elektrikli süpürgelerde, buzdolaplar&nda,
klima cihazlar&nda, giysi makinelerinde v.s. yerlerde kullan&lmaktad&r. Tramvay ve tren tellerini ise elektromotorsuz dü*ünemeyiz.
Resim. 15.8
Bunlar biliyor muydunuz?
Birinci elektromotor 1874 y&l&nda yap&lm&*t&r. Alt& y&l sonra ise ilk elektrik lokomoti+ tasarlanm&*t&r.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. Elektrik teli, elektrik çerçevesi nedir?
2. Homojen manyetik alan&n ak&m çerçevesi çerçevenin düzleminin hangi durumda olmas&yla
döner:
a) manyetik alan&yla paralel b) manyetik alan&na dik c) çerçevedeki ak&m&n yönüne ba'l&d&r
3. Kumulatörü olu*turan parçalar hangileridir?
4. Çerçevenin her dönmesinde kumulatör elektrik ak&m&n&n yönünü kaç defa de'i*tirir?
5. Elektromotorla çal&*an bir kaç cihaz say&n&z.
6. Elektromotoru olu*turan temel parçalar hangileridir?
7. Elektromotor elektrik enerjisini ________________ enerjisine dönü*türür.
8. Yandaki resimde elektromoK
K
L
torda bir dönme verilmi*tir. ElektroL
I
motorda rotorun sürekli dönmesinin
J
teknik sorununun nas&l halledildi'ini
J
M
M
aç&klay&n&z.
I
I
+ -
+ -
L
K
I
M
J
I
I
+ -
Resim. 15.9
65
Elektromanyetik
indüksiyon
Daha önce yapm&* oldu'umuz deneylerde manyetik alan&n elektrik
ak&m&ndan ayr&lamayaca'&n& gösterdik.
Elektrik ak&m& sadece elektrikle*mi* parçac&klara yönelik oldu'u için
manyetik alan sadece elektrikle*mi* parçac&klar&n hareketi esnas&nda
olu*maktad&r.
Danimarkal& +zikçi Ersted’in yapm&* oldu'u deneyler elektrik ak&m
geçen her iletken etraf&nda manyetik alan&n olu*tu'unu göstermi*tir.
Bu bulu*tan sonra ço'u +zikçi *u soruyu sormu*lard&r: elektrik ak&m&
yard&m&yla manyetik alan olu*tu'una göre manyetik alandan elektrik
Resim. 16.1
ak&m& olu*abilir mi?
Bunu ke*feden ilk bilim adam& <ngiliz +zikçi ve kimyac& Faradey dir. Bu bilim adam& 1831 y&l&nda
de'i*ken manyetik alan yard&m&yla elektrik ak&m&n elde etme deneyini dü*ünmü*, analiz yapm&* ve
gerçekle*tirmi*tir.
letkenden deiken manyetik alanyla elektrik akm elde edilmesi olayna elektromanyetik indüksiyon denir. Bu ekilde elde edilen elektrik akmna ise indüklenmi (tevik edilmi)
elektrik akm denir.
Daha ça'da* enstrümanlar&n kullan&ld&'& baz& Faradey deneylerini tan&yal&m.
1. Makaran&n uçlar&n& galvanometreyle (çok duyarl& ampermetre) ba'layal&m. Bu *ekilde elektrik kayna'& olmayan
iletkenden kapal& devre elde edilir (resim 16.2).
Resimlerde *u durumlara rastlanmaktad&r:
- çubuk m&knat&s yay&n önünde sükunet durumunda durur
- çubuk m&knat&s yay&n içine koyulur
- yayda sükunet durumunda bulunur
- yaydan çekilir
- makara hareket eder, çubuk m&knat&s ise sükunet
durumundad&r
66
Resim. 16.2
Resimdeki deneylerden *u sorulara cevap veriniz:
Ne zaman enstrüman ak&m& gösterir?
M&knat&s&n makarada hareket etmesi esnas&nda hangi olay olur?
M&knat&s&n kutuplar&n& de'i*tirirsek ne olur?
M&knat&s makaran&n içinde sükunet durumunda oldu'u zaman ondan ak&m geçer mi?
M&knat&s durursa makara hareket ederse ak&m geçer mi?
Makaraya koyulan m&knat&s ve makara ayn& anda hareket ettiklerinde ne olur?
Elektrik ak&m&n her zaman ayn& yönü var m&d&r?
M&knat&s makaraya (solenoide) koyuldu'unda ampermetrenin ibresi bir yöne döner, m&knat&s
makaradan ç&kart&ld&'&ndan ibre ters yönde döner.
Makara de'i*ken manyetik alanda oldu'u zaman m&knat&s ve makaran&n hareket etmesi farketmeden
ampermetreden elektrik ak&m&n geçti'ini gösterir.
<ndüktivle*mi* ak&m&n yönü manyetik alan&na ve m&knat&s&n hareket yönüne ba'l&d&r.
Sarg&daki elektronlar manyetik alan etkisiyle hareketle*ir. Ba*ka sözlerle sarg&da gerilim indüktivle*ir.
Bu yüzden devreden elektrik ak&m& geçer.
Daha kuvvetli gerilim (daha kuvvetli ak&m) için *unlar gereklidir:
M&knat&s&n daha h&zl& hareket etmesi
Daha kuvvetli m&knat&s&n kullan&lmas&
Daha çok sarg&s& olan makaran&n kullan&lmas&
M&knat&s durdu'unda ne gerilim nede ak&m vard&r. Bu durumu
do'rusal iletkenle de gösterece'iz (resim 16.3). Manyetik alan&n
kuvvet çizgilerine dik olan do'rusal iletkeni gezdirelim. Bunun
sonucu olarak iletkende indüktivle*mi* gerilim yarat&l&r.
Daha kuvvetli gerilim (daha kuvvetli ak&m) için a*a'&dakiler
gereklidir:
- m&knat&s&n daha h&zl& hareket etmesi
- daha kuvvetli m&knat&s kullan&ls&n
<letkenin manyetik alan& kuvvet çizgilerinin her kesmesinde
Resim. 16.3
gerilim indüktivle*ir. M&knat&s&n veya iletkenden hangisinin
hareket etti'i önemli de'ildir. Onlar aras&ndaki relatif hareket önemlidir.
Kuvvet çizgileri ne kadar daha hzl kesiirse indüktivleen gerilimde o kadar büyüktür.
Alan&n çizgileri kesi*mezse gerilim yoktur.
Deney yapmaya devam edelim
Sürekli m&knat&s yerine elektrik ak&m& kayna'&na ba'l& hareket edebilen ve galvanometreye ba'l&
ba*ka bir makaraya yakla*&p uzakla*abilen ba*ka bir makara alal&m (resim 16.4).
67
Elektrikli makaraya primar makara veya
sadece primar (I), galvanometreye ba'l& makaraya ise sekundar (II) makara denir. Primarda
elektrik yoksa (anahtar aç&kt&r) sekundara göre
sükunet durumunda bulunur veya primardan
elektrik geçerse (anahtar kapal&d&r) sekundardan ak&m geçmez. Primar sekundara geçerse
galvanometre elektrik ak&m&n yönünü gösterir,
sekundardan ç&karsa elektrik ak&m&n ters yönünü gösterir.
Resim. 16.4
Demek ki sekundarda primar veya sekundarn birbirine hareketi süresince elektrik akm
oluur.
Elektromknats ve makarayla deney yapnz.
Bir önceki deneyde gibi yap&n&z.
Deneyi dikkatlice yap&n&z ve ne gördü'ünüzü aç&klay&n&z.
Tüm durumlarda kapal& iletkende elektrik ak&m& de'i*ken manyetik
alan& sayesinde olu*ur, daha do'rusu de'i*ken manyetik alan&n >uksunun
de'i*imiyle elde edilir ve indüklenmi* ak&m ad&n& al&r.
Bugün rahatça elektrom&knat&s indüksiyonun 19’cu yüzy&l&n birinci
yar&s&n&n en önemli bulu*u oldu'unu söyleyebiliriz. Bu bulu* sayesinde
elektroteknikte ilerleme kaydedilmi*tir yani mekanik enerjiyi elektrik
enerjiye dönü*türme yolu bulunmu*tur.
Resim. 16.5
Lenz kural (ndüksiyon akmnn yönü)
Elde edime *artlar&na göre indüklenmi* ak&m&n farkl& yönleri
vard&r. <ndüklenmi* ak&m&n yönü Lenz kural&yla belli olur. Lenz
kural& *udur:
ndüklenmi akmn yönü kendisini oluturan manyetik alann mknats uksunun deiimine kar koyacak
yöndedir.
a)
Lenz kural& biri kopar&l&p çiviye
b)
c)
tak&lan iki alüminyum halkayla de
aç&klanabilir (resim 16.6). M&knat&s
kapal& halkaya yakla*t&'&nda onda
indüklenmi* ak&m olu*ur. Bu ak&m
m&knat&s&n manyetik aln&na ters tepki
Resim. 16.6
yarat&r ve halka m&knat&stan “kaçar”.
M&knat&sa göre halkan&n daha yak&n ucunda indüklenmi* ak&m sayesinde m&knat&s&n kutupuyla ayn&
kutup olu*ur.
68
Sükunet durumunda bulunan m&knat&stan halka çekilirse, halkada indüklenmi* ak&m manyetik
alan olu*turur. Bu manyetik alan m&knat&s&n manyetik alan&na kar*& gelir ve halka m&knat&sa yakla*&r,
m&knat&s >uksunun azalmas&na engel olur. M&knat&sa göre halkan&n daha yak&n ucu m&knat&s&n kutupuna
z&t kutuplu indüklenmi* ak&m yarat&r&r.
M&knat&s kopuk halkaya yönlenince sistem hareketsiz olur. Kopuk halkan&n uçlar&nda indüklenmi*
ak&m olu*ur fakat indüklenmi* ak&m geçmez. Bu yüzden birbirine etkisi yoktur.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. Elektrom&knat&s indüksiyonu nedir?
2. Solenoide m&knat&s&n güney kutupu yakla*t&r&l&r.
<ndüklenmi* ak&m&n yönünü çiziniz (resim 16.7).
Resim. 16.7
3. Elektrom&knat&s&n manyetik alan&nda olacak *ekilde
solenoid ve elektrom&knat&s koyulmu*tur. Ne solenoid ne de
elektrom&knat&s hareket etmeden solenoidte indüklenmi* ak&m
olu*turulabilir mi? Kendi dü*üncenizi aç&klay&n&z (resim 16.8).
4. <letkende elektrik ak&m& nas&l elde edilebilir?
Resim. 16.8
5. <ndüklenmi* elektrik ak&m&n *iddeti neye ba'l&d&r?
6. Galvanometre solenoidte indüklenmi* elektrik olay&n& gösterir. <brenin sa'a veya sola dönmesi
neye ba'l&d&r (resim 16.9)?
el ve m&knat&s
yukar&ya hareket eder
el ve m&knat&s
a*a'&ya hareket eder
el hareketsizdir
Resim. 16.9
çelik
7. Dört makaradan ayn& *iddette ak&m geçer.
A*a'&dakilerden hangisinin:
a) en zay&f manyetik alan& vard&r
A
B
C
b) solda kuzey kutupu vard&r
Resim. 16.10
c) elektrik ak&m&n kesilmesinden sonra da manyetik alan& olur
demir
D
69
Alternatif akm elde
etme. Jeneratör
‰imdiye kadar sadece do'ru ak&m& yani sürekli *iddeti ve yönü ayn& olan elektrik ak&m&n& inceledik.
Örne'in akümülatöre harcay&c& ba'lan&rsa harcay&c&dan sürekli yönü ayn& olan elektrik ak&m& pozitif
kutuptan negatif kutupa akacakt&r.
Fakat *ehir elektrik a'&nda, okullarda, evlerimizde v.s. kulland&'&m&z elektrik ak&m& tek yönlü de'ildir.
Ampüllerimizde ve tüm ev cihazlar&ndan do'rudan *ehir a'&na ba'lanan *iddeti ve yönü de'i*en elektrik
ak&m& geçmektedir. Elektrik ak&m&n *iddeti ve yönü de'i*imi düzgün olur, periyodik *ekilde tekrarlan&r.
Zaman biriminde iddeti ve yönü periyodik ekilde deien elektrik akmna alternatif akm
denir.
Alternatif ak&m&n do'ru ak&ma öncülü'ünü büyük bilim adam& Nikola Tesla ispatlam&*t&r.
Alternatif ak&m&n elde edilmesi elektrom&knat&s indüksiyonu olay&na ba'l&d&r. Alternatif ak&m&n elde
edili*ini ve *iddet ve yönünün de'i*imini aç&klamak için çerçeve *eklinde bükülmü* bir iletkeni homojen manyetik alanda daha do'rusu kuvvet çizgileri paralel olan manyetik alan&nda incelemek yeterlidir
(resim 17.1).
Homojen manyetik alan&nda N-S, O
eksenine tutturulmu* ABCD bak&r teli
saat ibreleriyle ayn& yönde hareket eder.
Bu iletkenin uç noktalar& 1 ve 2 metal
halkalar&yla ba'l&d&r. Metal halkalar
da ayn& zamanda eksene tutturulmu*
ve aralar&nda izole edilmi*tir. K1 ve
K2 halkalar&nda d&* devrenin telinin uç
noktalar&na ba'l& birer f&rça kaymaktad&r.
Elektrik ak&m& kabul eden halkalara
kolektörler denir.
Resimden görüldü'ü gibi ABCD çerçevesinin AB ve CD kenarlar& manyetik
alan& kuvvet çizgilerini keser, AD ve BC
kenarlar& ise kesmez. Buna göre elektrik
Resim. 17.1
ak&m& sadece AB ve CD kenarlar&nda
üretilecektir ve bu yüzden bu k&s&mlar&na iletkenin aktif bölümleri denir.
AD ve BC kenarlar& tüm iletkenden elektrik ak&m&n& geçirmeye yarar, bu yüzden bunlara aktif olamaya k&s&mlar denir.
<ndüktivlenmi* gerilimin (elektrom&knat&s kuvveti) ve indüktivlenmi* ak&m de'i*imi çerçevenin 0°
den360° dönmesiyle *ematik *ekilde gösterilebilir (resim 17.2).
70
Çerçevenin ani durumu manyetik alan&n yönü ve çerçeve yüzeyinin dikmesiyle belli olan ž aç&s&yla
belli olur. ž aç&s& çerçevenin yüzeyinin ve yatay dikmenin çizmi* oldu'u aç&ya e*ittir.
ž aç&s& için çerçevenin an& durumlar& a*a'&daki *emada 0° den 360° her 45° için verilmi*tir. Resimde
altta koordinat sisteminde çerçevenin ani durumlar& verilmi*tir. Yatay eksende (apsiste) ž aç&s&n&n
de'erleri, dikey eksende (ordinatta) m&knat&s&n kutuplar& aras&nda çerçevenin hareket etmesiyle elde
edilen EMK (U) de'erleri verilmi*tir.
Çerçevenin 0° den 90° hareket etmesiyle EMK daha do'rusu elektrik gerilimi, bununla kapal& devrede
çerçevenin tutturulmu* oldu'u indüklenmi* ak&m&n *iddeti s&f&rdan maksimum de'ere kadar artar.
<ndüklenmi* EMK maksimum de'eri D ° için elde edilir. Çerçevenin 90° den 180° de'i*iminde
indüklenmi* elektrik ak&m&n yönü de'i*mez, gerilimi ve *iddeti s&f&ra kadar azal&r. Çerçevenin dönmesi
0o
45o
90o
135o
180o
225o
270o
315o
360o
U
T
+
0
-
T
8
T
T
4
T
T
T
T
2
Resim. 17.2
180 0 den 270 0 ye de'i*iminde indüklenmi* ak&m&n *iddeti ve gerilimi maksimum de'ere kadar artar,
yönü ise AB ve CD iletkenleri yerlerini de'i*tirdikleri için ters olur. Bu yüzden çerçevede ve kapal&
0
devrede elektrik ak&m& yönünü de'i*tirir. Yönleri ters ve D 270 için EMK ve indüklenmi* elektrik
ak&m&n *iddetinin de D ° de oldu'u gibi maksimum de'eri vard&r. Çerçevenin 270 0 den 360 0
de'i*iminde indüklenmi* elektrik ak&m&n yönü de'i*mez, gerilimi ve *iddeti s&f&ra kadar azal&r çerçeve
ilkel durumuna döner.
Resim 17.2 de çerçevenin tam bir dönme yapmas&nda indüklenmi* elektrik ak&m&n *iddeti ve gerilimi
iki defa maksimum ve s&f&r de'eri al&r, yönü iki defa de'i*ir.
ž aç&s&na faz denir. Tam bir dönme 360 0 için gereken zamana alternatif akmn periyodu (T), bir
saniye için dönme say&s&na ise frekans (f) denir.
1
ile verilmi*tir.
Alternatif ak&m ve frekans aras&ndaki ba' f
T
T
71
Frekans ölçü birimi herz (Hz) tir. Bir herz saniyede bir
periyot anlamnadr. Herzten bin defa daha büyük ölçü birimi
kilohertz (kHz) tir.
1kHz = 1000 Hz.
Alternatif ak&m&n do'ru ak&ma k&yasen çok büyük önemi
vard&r. Alternatif ak&m& do'ru ak&ma göre çok daha kolay elde
edilir. Daha büyük uzakl&klara enerji aktar&m& daha kolayd&r
(enerji kay&plar& çok azd&r). Alternatif ak&m&n gerilimi do'ru
ak&m&n gerilimine k&yasen enerji kayb& olmadan pratik bir
*ekilde ço'alt&labilir veya azalt&labilir.
Avrupa’da frekans& 50 Hz, Amerika’da ise frekans& 60 Hz
Resim. 17.3
olan alternatif ak&m& kullan&lmaktad&r.
Ayn& frekans& ak&m&n gerilim ve *iddeti de'i*ebilir. O zaman gerilim ve ak&m fazdad&r denir. Onlar&n
ayn& faz& yoksa onlar aras&nda faz fark& vard&r denir.
Osiloskopta gerilimin de'eri her an okunabilir, örne'in maksimum de'eri gibi.
Jeneratör
Geni* çapta kullan&labilen alternatif ak&m elde etme m&knat&s
indüksiyonu prensibine ba'l&d&r. Bunun gerçekle*ti'i cihazlara
alternatif ak&m jeneratörleri denir. Jeneratörlerde belli enerji yani
Resim. 17.4
mekanik enerji elektrik enerjisine dönü*ür.
Elektrik jeneratörü mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönü*türen cihazd&r (makinedir). Çal&*ma
prensibi basittir: manyetik alanda iletkenin (dikdörtgen çerçevenin) dönmesiyle çerçevede alternatif
elektrik ak&m& indüktivlenir.
Manyetik alan&n hareket edip çerçevenin durarak alternatif elektrik ak&m&n elde edildi'i jeneratörler
vard&r.
Pratikte bir sarg& yerine çok sarg&l& makara
halkalar
kullan&lmaktad&r çünkü indüktivlenmi* gerilim
sarg& say&s&yla do'ru orant&l&d&r.
Bu prensibe göre bugün jeneratörler büyük
miktarda elektrik ak&m& üretmektedirler.
Jeneratörün temel k&s&mlar& *unlard&r (resim
17.5):
1. Manyetik alan olu*turan m&knat&s;
2. Elektrik ak&m& üreten dönebilen çerçeve veya
makara;
dönebilen
3. Halkalar;
gra+t
sarg&
4. <letkenin hareket eden ve hareken etmeyen
f&rçalar
k&s&mlar&na de'en f&rçalar
Resim. 17.5
72
Eksene tutturulmu* dönebilen çerçeve m&knat&s&n kutuplar& aras&nda döner. Çerçevenin uç noktalar&
eksene kadar getirilip iki metal halkayla ba'lanm&*t&r. Metal halkalar biri di'erinden ve eksenden izole
edilmi*tir. Halkalarda jeneratörün rotoru ve d&* devreyle sürekli elektrik ba'& kuran iki gra+t f&rça
kaymaktad&r.
Makara döndü'ünde manyetik alanda kollardan biri a*a'& sonra yukar& gider. Böylece indüktivle*mi*
elektrik ak&m& önce bir yönde sonra di'er yönde akar. Bu ak&m alternatif ak&md&r.
Jeneratörlerden çou alternatif akm üretirir.
Alternatif akm üreten jeneratörlere alternatörler denir.
Bisikletin dinamosu bir alternatördür. Elektrik ak&m& bisikletin dinamosu yard&m&yla basit bir *ekilde
de elde edilebilir (resim 17.6). Onun kutusunda bak&r teli sarg&s& vard&r. Sarg&da hareket edebilen silindirik bir m&knat&s vard&r. Bisikletin ampulü sarg&n&n iç noktalar&yla ba'lanm&*t&r.
Resim. 17.6
okul jeneratör
modeli
Resim. 17.7
M&knat&s dönmeye ba*lad&'&nda ampül &*&k yapmaya
ba*lar. Demek ki m&knat&s&n sarg&da hareketiyle elektrik
ak&m& üretilebilir. Bisiklet daha h&zl& sürülürse daha büyük
gerilim olu*acakt&r. Çok alternatörler sürekli m&knat&s yerine
elektrom&knat&s& kullanmaktad&rlar. Onlar daha kuvvetli
manyetik alan olu*turmaktad&rlar.
Otomobillerde elektrik ak&m&n& alternatör yard&m&yla
elde etti'imizi hat&rlayal&m.
Otomobil alternatörünün alternatif gerilimi yar&iletken
diyotuyla do'ru gerilime yani alternatif ak&m do'ru ak&ma
dönü*ür. Alternatörün ak&m& otomobilde tüm elektrik
devrelerine elektrik ak&m& sa'lar ve akümülatörü elektrikle
doldurur.
Jeneratörler frekans& 50 Hz olan elektrik ak&m& üretmektedirler. Bu da elektrik ak&m&n&n 50 saniye zarf&nda 50 defa
bir tarafa ve 50 defa di'er tarafa geçece'i anlam&ndad&r.
Demek ki saniyede 100 defa taraf de'i*tirir.
73
Jeneratörün çal&*mas& için büyük miktarda enerjiye ihtiyaç vard&r. Farkl& enerji kaynaklar&
kullan&lmaktad&r: su, rüzgâr, nükleer enerji.
Jeneratörler elektrom&knat&s indüksiyonu yard&m&yla elektrik enerjisi üreten makinelerdir.
Resim. 17.8
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. Hangi ak&m alternatif ak&md&r?
2. Do'ru ak&ma k&yasen alternatif ak&m&n öncülükleri nedir?
3. Alternatif ak&mda faz, periyot ve frekans nedir?
4. Frekans& 50 Hz olan elektrik ak&m&n periyodunu hesaplay&n&z.
5. Elektrik jeneratörü nedir?
6. Jeneratörde hangi olay kullan&lmaktad&r?
7. Jeneratörün temel k&s&mlar& hangileridir?
8. Elektromotor ve jeneratör aras&ndaki fark nedir?
9. Elektrik santrallerindeki jeneratörler frekans& 50 Hz olan alternatif ak&m üretmektedirler. Saniyede
kaç defa elektrik ak&m& yönünü de'i*tirir?
10. Resim 17.9 a bak&n&z ve elektrik ak&m *iddetinin
makarada sarg& say&s&n&n ba'&n& aç&klay&n&z.
Resim. 17.9
74
Transformatörler
Elektrik lambalar, elektrik sobalar&, giysi makineleri, kab makineleri *ehir a'&ndaki 220V luk gerilime
ba'l&ysalar normal çal&*maktad&rlar.
Fakat her günkü hayatta elektrik ak&m&n a'&n&n geriliminden daha küçük gerilimle çal&*abilen çok
say&da teknik cihazlar vard&r. Örne'in çok say&da radyo al&c&lar, bilgisayarlar, elektronik hesap makineleri, telefonlar 6V veya 12 V’luk gerilimle çal&*maktad&rlar. Bundan hareket ederek alternatif ak&m&n
gerilimini yükselten veya azaltan cihazlar&n yap&lmas&na ihtiyaç duyulmaktad&r.
Deimeyen frekansta alternatif akm iddet ve gerilimini kayp olmadan deitirmeye yarayan alete transformatör denir.
Elektrik ak&m&n transformasyonu (dönü*ümü) elektrom&knat&s indüksiyonuna ba'l&d&r.
Transformatörler basit elektrik cihazlard&r ve iki k&s&mdan olu*maktad&rlar: primar veya giri* makaras&,
bundan elektrik ak&m& geçer ve alternatif de'i*ken manyetik alan olu*ur, sekundar (bir veya daha fazla
makara) veya ç&k&* makara bunda de'i*ken manyetik alan yüzünden elektrik ak&m& indüktivle*ir.
pr&mar
sekundar
sembol
a)
pr&mar
Makaralar dikdörtgen çerçeve
*eklinde demir çekirde'e tak&lm&*t&r.
Çekirdek çok say&da ince demir tenekelerinden öyle denilen dinamo tenekelerinden olu*maktad&r.
Resim 18.1 de üç temel transformatör ve onlar&n sembolleri örne'i
verilmi*tir:
a) primar makaradaki yüksek gerilim sekundar makarada alçak gerilime
dönü*ür
sekundar
sembol
b) primar makaradaki alçak gerilim
sekundar makarada yüksek gerilime
dönü*ür
b)
pr&mar
c) iki sekundar makarayla transformatör
sekundar
sembol
c)
Resim. 18.1
75
Aadaki deneyleri yapnz
Deneyi yapt&'&m&z transformatörün çekirde'ine primar
makara tak&n&z ve 220 V gerilime U ba'lay&n&z.
Çekirde'in di'er bölümüne farkl& sarg& say&s& ve iletken
kal&nl&'& olan sekunder makaralar tak&n&z:
a) uç noktalar&na batarya ampülü ba'l& makara
b) uç noktalar&nda elektrotlar bulunan ve kal&n iletkenden
az say&da sarg&s& olan makara
c) 3m lik bak&r teli al&n&z ve uçlar&n& voltmetreye ba'lay&n&z;
5 sarg& yap&n&z ve gerilimi okuyunuz, sarg& say&s&n& ço'alt&n&z
ve tekrar gerilimi bak&n&z.
d) çok say&da sarg&s& olan makara al&n&z. Makaray& takt&ktan
sonra çekirde'i bir kepçeyle kapat&n&z.
deneysel transformatör
Resim. 18.2
Cevaplaynz
Ampülün uç noktalar& herhangi bir kayna'a ba'l&
olmad&'&na göre neden ampül &*&k yapar. Nas&l bir
gerilim için ampül tasarlanm&*t&r?
Transformatör 220’luk gerilime ba'l& olmas&na
ra'men neden ampül bozulmad&?
Makaran&n elektrotlar&nda neyi farkettiniz? Çok say&da
sarg&s& olan makara için voltmetre ne kadar gerilim
gösterdi?
Primar makaradan ak&m geçti'inde *u olaylar olur: çekirde'i
m&knat&sla*&r, m&knat&s özelli'ini kaybeder, m&knat&s kutuplar&
de'i*ir, manyetik alan&n *iddeti de'i*ir. De'i*ik manyetik
alanda bulunan sekundar makarada ayn& *ekilde yeni gerilim olu*ur. Bu gerilim primar ve sekundar makaradaki sarg&
say&s&n&n oran&na ve primar makaran&n ba'l& oldu'u gerilime
ba'l&d&r. Bu *ekilde alternatif ak&m&n ihtiyaca göre gerilimi
de'i*ir. Sekundar makaradaki sarg& say&s& primar makaradaki
sarg& say&s&ndan daha büyük ise sekundar makarada daha büyük
gerilim olu*ur.
Resim. 18.3
Resim. 18.4
Resim. 18.5
Primar makarann (Up) ve sekundar makarann gerilim (Us) oran primar makarada (np)
ve sekundar makaradaki sarg says (ns) oranna eittir, yani:
76
.
Primar makaran&n ve sekundar makaran&n sarg& say&s& oran&na transformasyon(dönüüm) katsays
(k) denir.
Örnek: Transformatör 220 V’luk gerilime ba'lanm&*t&r. Primar makaran&n 1200 sarg&s& vard&r. Voltmetreye ba'l& sekundar makara 11 V’luk gerilimi gösteriyor. Sekundar makaran&n kaç sarg&s& vard&r?
Up_`_‡‡x_‘|_Us_`_~~_‘|_np_`_~‡xx_Ÿ|_ns = ?
;
Sekundar makaran&n 60 sarg&s& vard&r.
güç
Ip
Ep = Es
Pp = Ps
Çizime baknz
elektrik
enerjisi
manyetik
alan
Us
Resim. 18.6
zaman
aral&'&
gerilim
Up
gerilim
elektrik
enerjisi
Is
Daha önceki eitliklerden: güç
veya
Enerji koruma kanununa göre (serbestlenen s&cakl&k miktar& göz önüne al&nmadan)
primar makaran&n gücü sekundar makaran&n
gücüyle ayn&d&r.
.
.
Primar ve sekundar makaralarn iddetleri onlarn sarg saylaryla ters orantldr.
Transformatörün harcay&c&ya vermi* oldu'u enerji ve kaynaktan alm&* oldu'u enerji oran&na transformatörün yararllk katsays (
) denir.
Transformatördeki enerji kay&plar& çok küçüktür, yakla*&k
% 2-3 civar&ndad&r ki bunlar ço'unlukla ihmal edilir.
Bunlar biliyor muydunuz?
Evlerimizdeki elektrik zillerde (resim 18.7) transformatör gerilimi 220
V olan alternatif ak&m& 4V’luk gerilime dönü*türmek için kullan&lmaktad&r.
4’luk gerilim zilin çal&*mas& için yeterlidir.
Örnek: Primar makara 220 V’luk gerilime ba'lanm&*t&r, sekundardan
ise 4 V’luk gerilim okunmu*tur. Primar makaran&n ampermetresi 4 A’i
gösteriyor. Sekundar makaradaki elektrik ak&m *iddeti ne kadard&r?
Resim. 18.7
Up = 220 V
Us = 5 V
Ip = 4 A
Sekundar makarada elektrik ak&m&n *iddeti Is = 176 A’dir. <ki makarada gerilimin ayn&
Is = ?
olup olmad&'&n& kontrol ediniz.
77
Kendiniz kontrol ediniz
Resimde verilmi* oldu'u gibi bir deney yap&n&z.
Demir çekirde'in bir taraf&na 500 sarg&s& olan makara
yerle*tiriniz. Makaran&n uç noktalar&na 220 ’luk ampül
ba'lay&n&z. Çekirde'in di'er yan&na telden be* sarg&
yap&n&z ve teli 3,5 V’luk ampüle ba'lay&n&z. Çekirde'i
kepçeyle örtünüz. 500 sarg&s& olan makaray& *ehir a'&na
ba'lay&n&z.
Daha küçük ampül ün uç noktalar& kayna'a ba'l&
olmamas&na ra'men neden &*&k yapar?
Resim. 18.8
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1. Transformatörü olu*turan temel parçalar& hangileridir?
2. Primar ve sekundar makaran&n *iddetlerinin oran& neye e*ittir?
3. Elektrik gerilimlerini ve primar ve sekundar makaralar&n&n sarg& say&s&n& ba'layan denklem hangisidir?
4. Transformatörle ne de'i*ebilir?
5. Transformatörde a*a'&da kilerinin oran& nas&ld&r:
a) gerilim ve primar ve sekundar makaran&n sarg& say&lar&n&n
b) gerilimin ve primar ve sekundar makaralar&n *iddetlerinin
c) elektrik ak&mlar&n *iddetleri ve primar ve sekundar makaran&n sarg& say&lar&n&n
Ödevleri çözünüz
1. Transformatör 220V’luk gerilime ba'lanm&*t&r. Sekundar makaran&n sarg& say&s&n&n primar
makaran&n sarg& say&s&na göre a*a'&da kilerdeki gibi ise gerilimi ne kadard&r?
a) üç defa daha büyük
b) iki defa daha küçük c) bin defa daha büyük
2. Transformatörle 220 V2luk gerilimi 12 v ta indirmeyi istiyoruz. Primar makaran&n 880 sarg&s&
varsa sekundar makaran&n kaç sarg&s& olmal&d&r?
3. Primar makaran&n gerilim 220 V sekundar&n ise 8 V tur. Primar makaran&n elektrik ak&m *iddeti
4A ise sekundar&n ne kadard&r?
4. Transformatör 380 V’luk gerilime ba'lanm&*t&r. Primar makaran&n 1900 sarg&, sekundar makaran&n
120 sarg&s& varsa sekundar makaran&n gerilimi ne kadard&r?
5. Ampüller transformatör yard&m&yla
alternatif ak&m kayna'&na ba'lanm&*t&r.
Kayna'&n gerilimi 12 V tur. Ampüller hangi
gerilimlere ba'lanm&*t&r?
Resim. 18.9
78
Yariletkenler
Metaller elektrik yükü ta*&y&c&lar& elektronlar&n, s&v& kar&*&mlarda iyonlar&n ve gazlara elektron ve
iyonlar&n oldu'unu art&k biliyorsunuz. Tranzistörlerde, bilgisayarlarda, televizyonlarda v.b. yerlerde
kullan&lan yar&iletkenler hakk&nda herhangi bir bilginiz var m&d&r?
Deneyelim
Devrede özel davranan malzemeler yar&iletkenlerdir.
Yar&iletkenler süpstans olarak iyi iletken olan metaller ve
yal&tkanlar aras&nda bulunmaktad&r. Bu tür maddeler için
çok örnekler sayabiliriz mesela: silisyum, germanyum,
baz& oksitler, sül+tler v.s. Bu maddeler do'adaki maddelerin hemen de ikide üçünü olu*turur. Bu gün yar&iletken
olarak en çok silisyum kullan&lmaktad&r (resim 19.1).
Resim. 19.1
Deney
Resim 19.2 deki gibi bir deney yapal&m. Yar&iletken &s&n&ncaya
kadar yal&tkan gibi davran&r ve enstrüman devrenin aç&k oldu'unu
gösterir. Yar&iletken &s&nd&ktan sonra enstrüman elektrik ak&m&n
geçti'ini gösterir yani yar&iletken iletkene dönü*mü*tür.
yar&iletken
Resim. 19.2
Kendi iletkenliiyle yariletkenler
Silisyum elementinin yap&s&n& inceleyelim. Silisyumun
yap&s& resim 19.3 te verilmi*tir.
S&cakl&k dü*ük ise yar&iletken yal&tkand&r hemen de hiçbir
serbest elektronu yoktur (resim19.3 a). Kristalin s&cakl&'&
art&r&l&rsa elektronlardan baz&lar& ait olduklar& atomlar& terk
ederler (resim 19.3 b). Böylece kristalde serbest hareket edea)
bilen elektronlar elde edilir. Elektronun terk etti'i yer bo* kal&r
Resim. 19.3
ve bu yere “bo*luk” ya da delik denir. Serbest elektronlar& ve
bo*luklar& olan kristali devreye ba'larsak elektronlar kayna'&n pozitif kutupuna, bo*luklar ise negatif kutupuna yönelecektir. Böylece elektronlar&n ve bo*luklar&n say&s& ayn& olan yar&iletken iletkene
dönü*mü*tür deriz.
79
Yar& iletkenin iletkenli'i &*&k sayesinde artabilir. Bu
iletkenli'e fotoiletkenlik denir.
Bu olay absorbe edilen &*&k parçac&lar&-fotonlar&n sonucu olarak elektrolar&n ve bo*luklar&n artmas&yla olur.
I*&k etkisine duyarl& olan çok say&da yar&iletken vard&r.
Onlardan biri de kadmiyum sülfatt&r (CdS).
Yar&iletkenlerde elektri'i ileten iki tür ta*&y&c& vard&r:
negatif elektronlar ve pozitif bo*luklar.
b)
Katkl iletkenli yariletkenler
Yar&iletkenlerde daha büyük iletkenlik nas&l elde
edebiliriz?
N ve P yar&iletkenler nedir?
c)
d)
N-yar&iletken
durdurucu P-yar&iletken
katman (s&n&r)
e)
Resim. 19.3
80
1940 y&l&nda ABD de bir grup bilim adam& silisyum kristalini ara*t&rm&*lar. Kötü iletken oldu'unu
biliyormu*lar. Fakat bir ara*t&rmada silisyuma arsen
kat&ld&'&nda daha iyi iletken oldu'unu fark etmi*ler.
(Ayn&s& arsene fosfor kat&l&rsa olacakt&r ).
Sonra ne olur?
Silisyuma k&yasen çok valansl& arsen veya fosfor
kat&ld&'&nda serbest elektronlar&n say&s& artar ve silisyum N- tipi yar&iletken olur (resim 19.3 c). Yar&iletkene
ba*ka yar&iletken parçac&lar&-atomlar& kat&larak olu*an
iletkenli'e katkl yariletkenlik denir.
Silisyuma indiyum elementi kat&l&rsa ne olaca'&n& inceleyelim (indiyumun silisyuma göre daha küçük valansl&'&
vard&r). Bu durumda serbest elektronlar&n say&s& azal&p
bo*luklar&n say&s& artacakt&r. Bu tür yar&iletkene P-tipi
yar&iletken denir (resim 19.3 d). Silisyum kristalinde
elektronlar&n yerine pozitif yük olarak davranan bo*luklar
vard&r.
Durdurucu katman nedir?
Bir N-tipi ve bir P-tipi silisyum yar&iletkenlerini birbirine yakla*t&r&rsak de'me yerinde elektron
ve bo*luklar birle*ti'i için negatif ve pozitif elektrik zay&>a*&r. Bu olaya rekombinasyon denir.
Elektrik ta*&y&c&lar&yla zay&f olan de'me yerine durdurucu (snr) katman denir (resim 19.3 c).
Durdurucu katman&n iletkenli'ini d&*tan bir kayna'a ba'larsak art&rabilir veya azaltabiliriz. (resim
19.3 c, d).
P-tipi yar&iletken kayna'&n pozitif kutupuna, N-tipi yar&iletken kayna'&n negatif
kutupuna ba'land&'&nda z&t elektrik kuvvetleri yüzünden elektronlar P-yar&iletkene,
bo*luklar ise N-yar&iletkene hareket eder
ve durdurucu katman daral&r. Böyle ba'l&
yar& iletkenler elektrik ak&m&n geçmesine
b
“izin verir”. N ve P-tipi yar&iletkenin
kayna'a ba'lanma *ekline göre böyle kristal
ak&m koy verdi'i yönde iletken olarak
(resim 19.3 e), ak&m koy vermedi'i yönde
yal&tkan olarak davranabilir (resim 19.3 f).
Yar&iletkenin direncinin artmas& ba'lan&*
f)
e)
*ekline ba'l&d&r yani artar ya da azal&r.
Resim. 19.3
Direncin artmas& veya azalmas& neye ba'l&d&r?
Direncin artmas& veya azalmas&, yar&iletken türüne ve kayna'&n gerilimine ba'l& oldu'unu
göstermektedir. <ki yar&iletken aras&ndaki ba' alternatif ak&m& do'rultmak için bir diyot gibi de
kullan&labilir. Yar&iletkenli diyotlar&n elektronik lambalara k&yasen daha basit yap&s& ve daha
uzun kullanma süresi vard&r, o yüzden günümüzde elektronikte büyük kullan&*lar& vard&r.
Ne kadar örendiinizi kontrol ediniz
1) Katk&l& N-iletkenlik neye ba'l&d&r?
2) Katk&l& P-iletkenlik neye ba'l&d&r?
3) Neden katk&l& yar&iletkenlerde iyonlar elektrik ak&m&n
geçmesine katk& sa'lamaz?
4) P ve N yar&iletkenler yakla*t&'&nda kar*& gelme neye
ba'l&d&r?
Resim. 19.4
5) PN ba'&n&n tek yönlü iletkenli'i neye ba'l&d&r?
6) P ve N yar&iletkenler birbirine yakla*t&'&nda ne olur. Aç&klay&n&z.
81
Yariletken cihazlar
Vakumda elektrik ak&m& söz konusu oldu'unda elektronik
lamba diyotu inceledik. Onun çal&*ma prensibini hat&rlamak
için yandaki resime bak&n&z.
Diyotun kullan&* sebebi alternatif ak&m& düzeltmesidir.
Bu tür lambalar&n relatif zay&f özellikleri yüzünden daha az
kullan&lmaktad&rlar, bu yüzden daha fazla kullan&*l& olan
yar&iletken diyotlar kullan&lmaktad&r.
Resim. 20.1
Yariletken diyot
Yariletken diyot silisyumun (Si-diyot) veya germanyumun (Ge-diyot) büyük kimyasal sa
olan kristaldir. Her yar&iletken diyot yar&iletkende farkl& özelliklere sahip olan iki farkl& k&s&mdan
olu*maktad&r. Bu k&s&mlara P-tip ve N-tip denir ve aralar&nda P-N de'mesini yaparlar. P-n de'menin
kal&nl&'& kristalin atomlar& aras&ndaki uzakl&'&n
s&ralan&*&na ba'l&d&r.
Diyotun ak&m geçiren yönü sembolündeki okun
yönüyle ayn&d&r, ak&m geçirmeyen yönü ise dikey
çizgiyle verilmi*tir (resim 20.2). Diyot kutusunda
!
her zaman sembol vard&r, N-tipi de'mede ise halka
vard&r.
Diyotun ak&m devresine ba'lan&* *ekline göre
Resim. 20.2
diyottan elektrik ak&m& geçer veya geçmez.
!
Yariletkenli diyot sadece tek yönde akm geçirir. Yariletkenden N-ksm kaynan negatif kutupuna, P-ksm ise pozitif
kutupuna bal olduu zaman elektrik akm geçmektedir.
"
ak&m akmayan yön
!
Düzeltici olarak diyot. Zamanla hareketi esnas&nda yönünü
"
de'i*tiren alternatif ak&mda yar&iletkenli diyot tek yönde ak&m geçirmektedir. Bu yüzden bu yar&iletkenli diyota düzeltici diyot denir,
ak&m geçiren yön
yani yar&iletkenli diyot elektrik ak&m&n& düzeltmek için kullan&l&r.
Resim. 20.1
Yar&iletkenli diyotlar&n çok daha küçük boyutlar& vard&r ve elektrik
borular&na göre daha uzun kullan&m& vard&r. Bu yüzden günümüzde elektrik borular&n kullan&ld&'& her
yerde diyotlar kullan&lmaktad&r.
82
LED (LED-Light Emmision Diode)-diyotu da ayn& P-N de'mesinden olu*maktad&r. Yar&iletkende
elektron ve bo*luklar&n birle*mesiyle &*&k emisyonu (sürümü) prensibiyle çal&*maktad&r.
LED diyotlar& belli gerilimde &*&k yaparlar. Elektrik enerjisinin &*&k enerjisine dönü*mesi galyum (Ga) PN diyotuyla olmaktad&r. PN de'mesinde
malzemenin yap&s&na göre &*&n rengi de olur. LED diyotlar çok cihazlarda
indikatör (gösterge) &*&klar gibi kullan&lmaktad&r. Televizyon, bilgisayar,
klavye ve müzik sistemlerinde indikatör olarak kullan&lan mavi, k&rm&z&,
ye*il &*&kl& diyotlar kullan&lmaktad&r.
Resim. 20.4
Transistor
1947 y&l&nda transistörün bulunmas&yla informati'in geli*mesinde
revolusyon ba*lam&*t&r.
Transistor sözcü'ü transfer + resistor yani gerilim ta*&nmas&
anlam&na gelen ingilizce sözcüklerden türemi*tir.
Transistor nedir?
Resim. 20.5
Üç katman çok yönlü yariletkenli kristallerden oluan elektronik düzeneklerine transistor
denir.
D&* katmanlar& ayn& tiptendir örne'in ikisi N-tip ortanca katman ise P-tipindendir veya tersi de olabilir. Transistor katmanlar& iki çe*it s&ralanabilir. Buna göre de iki tür transistor vard&r: NPN ve PNP
transistörler. Bu transistörlere bipolar (iki kutuplu) transistor denir.
Bipolar transistor silisyum ve germanyum mono kristali s&ralanarak farkl& iletkenli transistörler
yap&l&r yani: NPN ve PNP. Orta katmana baz (taban)(B), d&* katmanlar ise emitör (yay&c&) (E) ve kolektör
(toplay&c&) (K) d&r.
Elektronikte transistörün *ematik gösterili*i resim 20.6 da verilmi*tir.
N
P
N
B
N-tipi
yar&iletken
P-tipi
yar&iletken
emitör
elektrod
P
N
P
B
kolektör
elektrod
B
B
elektron
emitör
N-tipi
yar&iletken
bazik
elektrod
B
bo*lukpraznina
Resim. 20.6
baz
kolektör
Günümüzde en çok NPN – tipi transistörleri kullan&lmaktad&r.
Transistörde ba'lanma için üç uç vard&r: kolektöre, baza ve emitöre ba'lama
(resim 20.7).
Resim. 20.7
83
<ki kayna'&n gerilime ba'lanmas&yla iki devre olu*ur.
“Emitörün” devresi “kolektörün” devresini yönetirir.
Tranzistörün emitörü biri baza di'eri kolektöre ba'l& iki devrenin negatif
kutuplar&na ba'lan&r.
Emitör baza serbest elektronlar gönderir. Baz ise pozitif gerilimin
büyüklü'üne göre (daha güçlü veya daha zay&f) elektronlar& kendine çeker ve
kolektörde toplanmalar& için salar.
Bu *ekilde baza gönderilen gerilim sinyalleri kolektör devresindeki elektrik
ak&m&n& yönetir ve *iddetini belirler.
Resim. 20.8
Deney
Yapaca'&m&z deney ile devredeki transistörün önemini aç&klayaca'&z (resim 20.9).
+
B
-
+
B
U
+
-
U
Resim. 20.9
U
Resim 20.9 a) oldu'u gibi
transistör seri *ekilde ampülle ba'lanm&*t&r. Baz serbest
kals&n. Ampül &*&k yapacak m&?
Resim 20.9 b) emitör ve
baz aras&ndaki gerilime kaynak
ba'lay&n&z. Bu durumda ampül
&*&k yapacak m&?
Deneyin birinci durumunda ampül &*&k yapmayacakt&r (resim 20.9 a). Tranzistör devredeki ak&m&
kestirir. Emitör ve baz aras&na ek bir gerilim daha ba'larsak (“-”emitör kutupu, “+”baz kutupu) ampül
&*&k yapacakt&r (resim 20.9 b). Emitör ve kolektör aras&ndaki devre kapat&lm&*t&r.
Ayn& deneyi resim 20.10 gösterilmi* oldu'u gibi de yapabiliriz.
Baz ve kolektör aras&ndaki PN-geçidi ak&m geçirmeyen yönle ba'lanm&*t&r (resim 20.10 a).
Tranzistörde emitör ve kolektör aras&nda elektrik ak&m& geçemez, o zaman ampül &*&k yapmaz. Fakat
baz ek gerilimin pozitif kutupuna ba'lan&rsa emitör ve baz aras&nda elektrik ak&m& geçer çünkü PNgeçidi ak&m geçiren yönde ba'lan&r (resim 20.10 b).
elektrik
ampül
elektrik
ampül
U
U
B
UB
Resim. 20.10
84
b)
Transistörün önemi devrede kuvvetlendirici eleman olarak çal&*mas&d&r. Tranzistörün
giri* ucuna küçük de'i*ken elektrik ak&m&
getirilirse ayn& ak&m tranzistörden gerilimin
de'i*mesiyle de'i*ebilen güçlü ak&m gibi
ç&kar. Tranzistörler ak&m& kuvvetlendiricilerde radyo al&c&lar, televizyon v.b. gibi
elektronik cihazlarda kullan&l&r.
Transistörün bulunmas&yla hayat&m&z& kolayla*t&ran ve
h&zl& haberle*me imkanlar& tan&yan tüm cihazlar (telefonlar
ve uydular), h&zl& enformasyon bulma olanaklar& (bilgisayar
ve internet) için *artlar olu*mu*tur.
Transistörler XX yüzy&l&n birinci yar&s&nda kullan&lan
elektronik borular& (triyodlar&) de'i*tirmi*lerdir.
Yar&iletkenli diyot ve tranzistörün triyoda göre *u özellikleri vard&r: elektrik enerjisi az harcarlar, çok küçük
Resim. 20.11 (kuvvetle*tirici olarak transistör)
boyuttad&rlar, i* için elveri*lidirler, mekanik zedelemelere
daha dayan&kl&d&rlar, entegre edilmi* devrelerin yap&lmas&na imkan tan&rlar, mikroprosesörlerin
yap&lmas&na olanak sa'larlar.
Entegre edilmi halkalar (çipler)
Günümüzde elektronik cihazlar&n en önemli parçalar&-çipler için maddeler üretilmektedir. Çipler
giysi makinelerini, diki* makinelerini, telefonlar&, müzik sistemlerini elektronik saatleri v.s. gibi aletleri
çal&*maktad&rlar.
Çip entegre edilmi* halkay& olu*turan ince bir levhad&r. Çipi ayn&
yar&iletken kristal üzerinde kurulmu* elektrik halkalar olu*turan küçük
yar&iletkenli diyotlar, transistörler, kondenzatörler, iletkenler ve ba*ka
elementler olu*turmaktad&r. Bununla modern haberle*me teknolojisin
temeli olan mikroprosesörlerin tasarlanmas&na imkan tan&nm&*t&r.
Günümüzde çip “i'ne deli'inden” geçebilecek kadar küçük
yap&labilir. Çipler korunmak için seramik plaklarla korunmu*tur. Onun
d&* k&sm&nda ba*ka bilgisayar veya ba*ka cihazla ba'lanabilmesi için
de'me (kontakt) yeri vard&r.
Resim. 20.12
Küçük gerilim ve zay&f elektrikte çal&*abilen ve kat& yar&iletkenlerden
imalat edilen elektronik aletler çok azd&r. Günümüzde çok az kullan&*& olan elektronik borulara k&yasen
çipler çok üretilmektedir ve +yatlar& daha ucuzdur.
Yukarda söylediklerimizden her günkü hayatta ve teknikte yar&iletkenlerin rolü hakk&nda gerçek bir
bilgi alabiliriz.
Ne kadar örendinizi kontrol ediniz
1. Yar&iletkenler nedir?
2. Yar&iletken kristal diyotun kullan&*& nedir?
3. Durdurucu katman nedir?
4. PN ba'&n&n tek yönde iletkenli'i neye
ba'l&d&r?
5. Yar&iletkenlerde iki tür elektrik ta*&y&c&lar&
vard&r. Onlar hangileridir?
6. Transistor nedir?
7. Kuvvetle*tirici rolünde transistor nas&l çal&*&r?
8. Diyot ve transistörün öncülükleri hangileridir?
85
Test
(Manyetizma)
9. Kolay hareket edebilen makara yan&nda
m&knat&s koyulmu*tur. Ak&m geçince makara:
1. M&knat&s& iki e*it k&sma ay&r&rsak ne elde
edece'iz:
a) tek kutupla iki farkl& m&knat&s;
b) iki e*it kutuplu iki farkl& m&knat&s;
c) iki farkl& kutuplu iki farkl& m&knat&s;
d) iki ayn& kutuplu bir m&knat&s ve iki farkl& kutuplu
bir m&knat&s.
2. Yeryüzünde Kuzey co'rafi kutup nerede
bulunmaktad&r?
a) Kuzey co'ra+ kutupun yan&nda;
b) ekvatorun yan&nda;
c) Güney co'ra+ kutupun yan&nda;
d) Dünyan&n merkezinde.
3. <ki paralel kendi aras&nda nas&l davran&r
a) aralar&nda etki yoktur;
b) birbirini çeker;
c) birbirini iter;
d) birbirini hem çeker hem iter.
4. A*a'&daki formüllerden hangisi m&knat&s >üksün
formülüdür?
b) c) d) 5. A*a'&daki *emalarda hangi makaran&n kutuplar&
do'ru i*aretlenmi*tir:
#
a) 1 ve 2
b) 1 ve 3
c) 1 ve 4 d) 2 ve 4
6. Elektromotor için a*a'&daki cevaplardan hangisi
do'rudur:
a) hareketli k&sm& – statör vard&r
b) hareketsiz k&sm& – rotor vard&r
c) elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönü*türür
d) yap&s&nda sürekli m&knat&s yoktur
7. A*a'&daki birimlerden hangisi m&knat&s indüksiyonu ölçü birimini tan&mlar?
–
–
b)
–
c)
– d)
–
8. A*a'&daki terimlerden hangisi transistöre
ba'l&d&r?
a) emitör b) anot c) kolektör d) baz
86
a) m&knat&s taraf&ndan çekilir; b) m&knat&s
taraf&ndan itilir; c) sallanmaya ba*lar d) hareketsiz
kal&r
10. Resime bak&n&z ve iletkene etki eden
m&knat&s kuvvetinin yönünü belirtiniz:
a) yönler manyetik alan&n
yönüyle çak&*&r
b) elektrik ak&m&n yönüyle
çak&*&r
c) sizden resime do'ru
düzlemine diktir
d) resimden size do'ru düzlemine diktir
11. Elektrik ak&m&n yönünü de'i*tiren cihaza
ne ad verilir?
12. Transformatörün primar makaras&nda
np = 20 sarg&s& vard&r. Ip = 5 A, I8 = A <se sekundar
makaran&n sarg& say&s& ne kadard&r?
a) 100
b) 4 c) 500
d) 5
13. do'rusal iletken kuzey-güney do'rul-tusunda
gerilmi*tir. <letken alt&na pusula koyulmu*tur.
<letkenden kuvvetli elektrik ak&m& geçerse
pusulan&n kuzey yönü hangi do'rultuda olacakt&r?
Elektrik ak&m&n manyetik alan& Dünyan&n manyetik
alan&ndan çok daha güçlüdür:
a) do'u
b) bat&
do'u
c) kuzey
güney
kuzey
d) güney slika
bat&
14. Yar&iletkenli diyotun a*a'&daki fonksiyonu
vard&r:
a) elektrik sinyalleri kuvvetle*tirir;
b) elektrik ak&m&n& düzeltir;
c) elektrik enerjisini s&cakl&k enerjisine
dönü*türür;
d) elektrik enerjisini sese dönü*türür.
TTREMLER VE DALGALAR.SES
Titreim hareketi
88
Dalga hareketi
93
Dalgalarn özellikleri
95
Ses dalgalar
98
Ultrases. Ultrasesin kullan
103
Titreim hareketi
Periyodik hareket
‰imdiye kadar cisimlerin kendilerini olu*turan tüm parçac&klar&yla bir yerden ba*ka yere h&zl& ya da
yava* hareketini inceledik. Fakat ba*ka tür hareketler de vard&r.
Sükunet durumunda bulunan bir sarkac& yukar&ya do'ru hareket ettirirsek sarkaç bir ve di'er yönde
hareket eder (resim 1.1). Bu hareket *ekilde çok defa tekrarlan&r. Ayn& hareketi iplikle as&lm&* metal top
da yapar (resim 1.2).
Benzer *ekildeki bir topu bir yaya asarsak ve bu yay& gerersek top yukar& a*a'& hareket edecektir
(resim 1.3).
Resim. 1.1
Resim. 1.2
Resim. 1.3
Sayd&'&m&z her hareket tekrarlanan harekettir. Böyle periyodik hareket Dünyan&n dönmesinde,
Dünyan&n Güne* etraf&nda hareketi, kalbimizin çal&*mas&nda, ses tellerinin titre*iminde, müzik
enstrümanlar&n tellerinde v.s. görülmektedir.
Belli bir zaman sonra ayn ekilde tekrarlanan harekete periyodik hareket denir.
Bu tür hareketlere do'ada, Uzayda uzay cisimlerinde, müzikte, mikro dünyadaki atom ve moleküllerde çok s&k rastlanmaktad&r.
Periyodik hareketlerde soyut sonuçlara gelmek için birkaç örnek verelim.
Elastik yaya as&lm&* külçe sükunet durumunda bulunmaktad&r (resim 1.4). Sükunet durumundan
külçeyi ç&kart&rsak yukar&-a*a'& hareket edecektir.
Ayn&s&n& bir taraf&yla as&lm&* elastik metal çubukla deneyiniz (resim 1.5).
Üçüncü örnek olarak bir metal topu bir iplikle as&n&z ve yukar&daki örneklerde gibi ayn&s&n& yap&n&z
(resim 1.6).
88
süredurum
süredurum
yukar&
durum
asa'&
durum
b)
Resim. 1.5
Resim. 1.4
Resim. 1.6
Denge durumu etrafnda cismin hareketine titreim hareketi, bu tür hareket yapan cisimlere
ise osilatörler denir.
Harmonik titreimler
Resim 1.7 deki yaya bir a'&rl&k asarsak yay a'&rl&k miktar& kadar
daha çok yada daha az gerilecektir. Bizim örne'imizde denge durumdaki yay gerilmi*tir, yay&n elastiklik kuvveti a'&rl&kla denge durumunda bulunmaktad&r. A'&rl&'&n denge durumundan a*a'& gidersek yay&n
elastiklik kuvveti artar ve a'&rl&'&n hareketini durdurmaya çal&*&r ve
a'&rl&'a ters yönde denge durumu yönünde ivme verir. A'&rl&k denge
durumunu geçince süredurum özelli'inden yukar&ya hareket etmeye
devam edecektir, h&z& yava* yava* azalacakt&r h&z& s&f&r olunca tekrar
a*a'&ya do'ru hareket edecektir. Cismi denge durumuna döndüren
kuvveti F, x ile denge durumundan herhangi uzakl&'& i*aret edersek,
o zaman:
F = -k · x
B
O
A
Resim. 1.7
k yay&n elastiklik sabitesidir ve her yay için ayr& ayr& de'eri vard&r. Gördü'ünüz gibi F kuvvetinin
de'i*ken de'eri vard&r çünkü cismin denge durumu uzakl&'&na x ba'l&d&r. Buna göre cismin hareketi
de de'i*ir dolay&s&yla h&z& ve ivmesi (h&zlanmas&) de de'i*ir. Fakat bu de'i*meler periyodik *ekilde
tekrarlanmaktad&r.
Titre*ime ayn& zaman biriminde tekrarland&'& için periyodik hareket deriz.
Denge durumuna uzaklkla doru orantl ve her zaman denge durumu yönünde F = -k · x
kuvvetinin etkisinde yaplan titreime harmonik titreim denir.
89
Harmonik titreimlerde karakteristik büyüklükler
Titre*im hareketi esnas&nda incelenen mekanik sistem (ossilatör) farkl& durumlarda bulunmaktad&r.
Cismin denge durumundan uzakl&'&na elongasyon, denge durumundan en büyük uzakl&'a ise amplitüd denir. Elongasyon ve amplitüdler uzunluk ölçü birimleriyle ölçülmektedir.
Cisim O oA O B O noktalar&ndan geçerse bir titre*im yapm&*t&r deriz.
Bir titre*im için gereken zamana titreimin periyodu (T) denir, periyot zaman oldu'u için saniyeyle
(s) ölçülür.
t
T periyodu T = n ; formülüyle ifade edilir. n - titre*im say&s&, t n - titre*imin oldu'u zamand&r.
Zaman biriminde yap&lan titre*im say&s&na frekans veya sklk (f) denir.
f
n
1
, n = 1 ise o zaman t = T olur; f = T - ba'&nt&s& periyot ve frekans aras&ndaki ba'& gösterir.
t
SI sisteminde frekans ölçü birimi herz (Hz) tir.
Bir titreim için gereken zaman bir saniye olan
titreim hareketinin frekans bir herztir.
Elongasyon (x) zamana (t) göre de'i*en bir büyüklüktür.
x ve t aras&ndaki ba'& gra+ksel *ekilde gösterebiliriz. Bu
yüzden resim 1.8 deki gibi bir deney yapal&m.
Yaya as&lan topa dipteki ka'&da yazabilen kalem
tak&lm&*t&r. Ka'&t yatay *ekilde düzgün h&zla hareket ederse
(örne'in her saniyede yay 10cm yol geçer), yay yukar&a*a'& titre*im yapar ve böylece kalem ka'&da bir dalga
boyu çizer. Bu dalga boyuyla elongayon (x) ve zaman (t)
aras&ndaki ba' gra+ksel *ekilde gösterilir.
Resim. 1.8
Resim 1.9 da gra+'in ba*lang&c& olarak topun denge
durumundan geçme (t = 0) zaman& al&nm&*t&r. Periyodun
dörtte biri (t = T/4) için top en yüksek noktas&na var&r. Bu
zamandan sonra top a*a'&ya gitmeye ba*lar. t = T/2 oldu'u
3
zaman top denge durumundan geçer (x = 0), t = T için top
4
en alçak noktas&na gider. Burada yani yönünü de'i*tirir ve
t = T oldu'u zaman denge durumundan geçer ve yukar&ya
hareket etmeye devam eder.
Resim 1.9 da harmonik titre*im hareketi yani x’in t’ye
ba'& verilmi*tir.
Resim. 1.9
90
Osilatör hava direnci sürtünmesiyle enerji kaybetmese, enerjisi
ba*ka tür enerjiye dönü*mese o zaman amplitüdü zaman biriminde
de'i*meyecektir. Böyle ideal *artlarda osilatör sabit h&zla sonsuza kadar titre*im yapabilir. Bu tür titre*imlere söndürülmemi titreimler
denir.
x
t
Gerçekte söndürülmemi* titre*imler yoktur. Farkl& osilatörlerde
farkl& enerji kay&plar& vard&r. Bu yüzden bunlar&n amplitüdü zamanla
azal&r ve bu durum osilatör duruncaya kadar devam eder. Slika 1.10
Osilatörün enerji kayb& yüzünden amplitüdü azalan titre*imlere
söndürülmü titreimler denir (resim 1.10).
Resim. 1.10
Söndürülmemi* titre*imler osilatöre sürekli enerji getirilerek tutulabilir. Sürekli d&* kuvvetin getirilmesiyle, yani osilatöre sürekli d&* enerji getirilmesiyle yap&lan titre*imlere zorunlu titre*imler denir.
Zorunlu titre*imleri yapan periyodik kuvvete zorunlu kuvvet denir.
Sarkaç
Yatay bir eksene asl belli bir amplitüdle denge durumu etrafnda titreim (sallanabilen)
yapabilen cisme sarkaç denir.
Gerilmeyen ve kütlesi göz önüne alnmayan iplie asl yerçekimi kuvveti sayesinde dikey
düzlemde titreim yapabilen metal topa matematik sarkac denir.
Pratikte bu sarkaçta topun çap& ipin uzunlu'undan çok küçük, topun kütlesi ipin kütlesinden çok
büyüktür. Daha do'rusu bu sarkaçta topu maddesel nokta ipi ise kütlesiz alabiliriz.
Böyle ideal sarkaç yoktur, onu zay&f ipe as&l& bir topun olabilece'ini tahmin edebiliriz (resim 1.11).
<pin as&lma noktas&ndan topun merkezine uzakl&'& (l), topun as&l& oldu'u duruma denge durumu
diyebiliriz.
Matematik sarkac&n&n topu denge durumundan ç&kart&l&p hareket ettirilirse
titre*im yerçekimi kuvveti sayesinde yapmaya ba*lar.
Matematik sarkac&n&n titre*im periyodu a*a'&daki formülle hesaplan&r:
2Q
Öyle ki l matematik sarkac&nda ipin uzunlu'u ve g yerçekimi ivmesidir.
Görebildi'iniz gibi formülde ne amplitüd ne de topun kütlesi hakk&nda hiçbir
veri verilmemi*tir, dolay&s&yla bu büyüklükler matematik sarkac&n&n titre*im
periyoduna etki etmez.
Matematik sarkac&nda ipin uzunlu'u dört defa uzat&l&rsa periyodu iki defa
büyüyecektir.
Bu özellik sarkaçl& saatlerde de'i*mi*tir.
Resim. 1.11
91
Mehanik rezonans
D&* periyodik kuvvet sayesinde olu*an zorunlu titre*imlerin belirmesi pratikte çok önemlidir ve
bunlar&n mümkün olan en büyük amplitüdü vard&r.
D periyodik kuvvetin frekansnn ve osilatörün frekansnn çakmasyla amplidün hemen
yükselip zorunlu mekanik titreimlerin belirmesi olayna mekanik rezonans denir.
D&* periyodik kuvvetin frekans&n& kabul eden osilatöre rezonatör denir.
Bu olay kolayca a*a'&daki deneyle gösterilebilir (resim 1.12). Yatay gerilmi* bir ipe e*it uzakl&klarda
dört matematik sarkac& asal&m, öyle ki birincisinin (1) ve
üçüncüsünün (3) ipleri e*it uzunlukta demek ki periyotlar& da ayn&,
ikinci ve dördüncü sarkac&n ise birinin daha k&sa di'erinin daha
uzun ipi vard&r dolay&s&yla periyotlar& birinin daha küçük di'erinin
daha büyüktür.
l2
l3
l1
Sarkaçlardan birini örne'in birincisini denge durumundan
ç&kart&rsak titre*im yapmaya ba*lar ve di'er sarkaçlar için periyodik
d&* kuvveti temsil eder. Belli bir zaman sonra üçüncü sarkac&n (3)
da titre*im yapmaya ba*lad&'&n& görece'iz yani zorunlu titre*imler
yapacakt&r, ikinci (2) ve dördüncü (4) sarkaç ise denge durumunu
korumaya çal&*acakt&r.
l4
2
3
1
4
Resim. 1.12
2Q
1 = 3$ olur.
formülünü kullan&rsak Q ve Q olur. l l oldu'undan
formülünü kullanarak f1 = f3 bulunur. Bununla üçüncü sarkaçta rezonans olay& *artlar&
doldurulmu*tur ve belli bir zaman sonra amplidünü büyüterek titre*im yapmaya ba*lar. Demek ki birinci
sarkaç d&* periyodik kuvvet olarak kendi titre*imlerini üçüncü (3) sarkaca zorlam&*t&r.
Birinci sarkaç titre*im yapmaya durdu'unda, üçüncü sarkaç (3) en büyük amplitüdle titre*im
yapacakt&r. Sonra d&* periyodik kuvvet rolünü üçüncü sarkaç osilatör olarak alacakt&r, rezonatör ise
birinci sarkaç (1) olacakt&r. Bu osilatör-rezonatör olay& d&*tan koyulan enerjinin ve d&* etkenlerin direncini yenebilme yetene'inin harcanmas&na kadar devam eder.
Bütün zaman (2) ve (4) osilatörleri denge durumunda bulunur çünkü onlar&n kendi öz frekanslar& ve
d&* periyodik kuvvetin frekans& farkl&d&r, daha do'rusu f2 zfve f4 ¡ f3.
Mekanik titre*imler yan& s&ra ba*ka titre*imler de vard&r örne'in: ses, elektrik ve ba*ka titre*imler
ve onlar için uygun rezonans olaylar& vard&r ses rezonans& v.s. gibi.
Çok durumlarda rezonans olay& önemlidir çünkü relatif küçük bir d&* etkiyle önemli ölçüde büyük
amplitüdlü titre*imler olu*turulabilir.
#
Dalga hareketi
Gölde lastik kay&kla gezerken sahilden uzakla*t&'&n&zda yan&n&zdan
motorlu kay&k geçti'inde dalgalar yapt&'&n& farketmi*sinizdir. Siz
belki bu dalgalardan korkmu* ve sizi sahile “atacaklar&n&” veya
gölün ortas&na götüreceklerini dü*ünmü*sünüzdür.
Fakat böyle bir durum söz konusu de'ildir. Sizin kay&'&n&z belki
sallanm&*t&r fakat sizi gölün ortas&na veya sahile atmam&*t&r.
Resim. 2.1
Dalgalar kay&'& neden götürmemi*?
Dalgalar “hareket ediyordu” fakat kay&'&n alt&ndaki su parçac&klar& “hareket etmiyor”. Onlar sadece
yukar&-a*a'& titre*im yapar ve titre*imler bir önceki su taneciklerinden bir sonraki su taneciklerine
“aktar&l&r”. Titre*im hareketinin (titre*imlerin) belli bir ortamda bir taneciklerden ba*ka taneciklere
geçi*ine dalga hareketi ya da sadece dalga denir. Dalga hareketi ba*ka elastik ortamlarda da olu*abilir.
Bu harekette önemli olan taneciklerin s&n&rl& bir ortamda hareket etmesidir – titre*im yapmas&d&r.
Göle bir ta* parças& atarsak ta*&n dü*tü'ü yerde su dikey *ekilde titre*im yapmaya ba*lar, ba*lang&ç
dalga ise yatay *ekilde kendi etraf&nda titre*im hareketini yayar.
Suyun yüzeyindeki dalgalar& inceleyelim. Bu yüzden elimize suyla
dolu s&' bir kaba alal&m.
Suyun yüzeyini sadece bir defa kalemle dokunursak küçük dalga
yay&lmaya ba*layacakt&r (resim 2.2). Suya kalemin ucunu periyodik bir
*ekilde koyarsak de'me noktas&nda “ini*li” ve “ç&k&*l&” dairesel dalgalar
olu*ur (resim 2.3).
Resim. 2.2
Suya bir çizgeci salarsak dalgalar olu*ur (resim 2.4) de'me noktas&nda
düz dalgalar yay&l&r.
Bu üç durumu suda yüzen bir nesne oldu'u zaman da tekrarlay&n&z.
Ne farkedeceksiniz?
Resim. 2.3
Dalgan&n olu*tu'u ve yay&lmaya ba*lad&'& yere dalga kayna denir.
Dalgalar olu*madan önce suyun yüzeyi düz ve sakindir. Su dalgalar&n
yay&ld&'& ortamd&r. Dalgalar&n yay&ld&'&
ortamlara elastik ortamlar denir.
Resim. 2.4
Resim. 2.5
93
Resim. 2.6
D&* etkenler yüzünden ortam&n baz& parçalar& denge durumundan
ç&kar&l&p titre*im hareketi yapmaya ba*lar, moleküller aras&ndaki elastik
kuvvetler yüzünden enerji kom*u parçalar&na her yönde aktar&larak dalgalar
olu*ur.
Dikkatlice takip edersek her dalga belli bir su yüzeyinde yay&l&r, suyun
dalgalarla hareket etti'ini tahmin edebiliriz. Fakat suyun üzerinde bulunan
bir odun parças& ileriye do'ru hareket etmez sadece belli yerde yukar& –
a*a'& sallan&r (resim 2.6).
Odun parças&n&n suda hareketi su parçac&klar&n hareketi gibidir. Suda yüzen parça ve odun parças&yla
örnekte onlar yukar& – a*a'& hareket eder fakat suyla beraber hareket etmez.
Her dalgada iki k&s&m vard&r tepe ve çukur. Dalgan&n tepesinde
tepe
parçac&klar en büyük de'ere, çukurunda en küçük de'ere sahip olur.
amplitüd
su yüzeyi
çukur
Resim. 2.7
Bir noktann denge durumunda en büyük uzaklna amplitüd (A) denir.
Farkl& ortamlarda dalgalar&n yay&l&*&n& inceleyelim örne'in yayda
inceleyelim.
Yatay ortamda (masa üzerinde veya yerde) elastik bir yay koyunuz.
Bir taraf&n& tutturunuz. Serbest taraf&n& yay&n eksenine dik olacak
*ekilde sa'a – sola hareket ettiriniz.
Resim. 2.8
Yayla ne oldu'unu dikkatlice takip ediniz.
Yay&n yapm&* oldu'u de'i*meleri çiziniz.
Yay&n herhangi bir k&sm&nda bir ka'&t parças& koyunuz. Deneyi tekrarlay&n&z ve ka'&d&n hareketini
tekrarlay&n&z. Ka'&t parças& kendi denge durumu etraf&nda dalga yayla hareket etti'i esnada sa'a – sola
hareket eder.
Yay&n sonunu sürekli (durmaks&z&n) sa'a sola hareket ettirirsek yay& olu*turan parçac&klar denge
durumu etraf&nda hareket etmeye ba*lar yani titre*im yapar.
Yay& olu*turan parçac&klar& aras&nda moleküller aras& kuvvetlerin varl&'&ndan titre*im kom*u
parçac&klar yard&m&yla di'er parçac&klar aktar&l&r, onlar di'erlerine v.s.
Böylece dalga olu*ur.
Titreim dorultusu dalgann ilerleme yönüne dik olan dalgalara transferzal (enine) dalgalar
denir.
Parçac&klar dalgan&n yay&lma yönünde titre*im yapabilir mi?
Gerilmi* elastik yayda bir önceki dalgadan fark olan dalga olu*abilir
(resim 2.9).
Böyle bir dalga yay& kuvvetlice elimizce s&k&*t&r&p koy verirsek
olu*turabiliriz.
Resim. 2.9
Yay baz& yerlerde toplan&r baz& yerlerde ise aç&l&r. Her toplanmadan
sonra yay&n aç&lmas& olur. Yayda boyuna bir dalga hareket etmeye ba*layacak.
Titreim dorultusu dalgann ilerleme yönüyle ayn olan dalgalara longitudinal (boyuna)
dalgalar denir.
Dalgaların özellikleri
Dalgalar dalga çizgileri yard&m&yla çizilerek gösterilebilir
(resim 3.1). Her dalga çizgisi bir tarnsferzal veya bir longitudinal
dalgay& temsil edebilir.
Zaman biriminde belli bir noktadan geçen dalga say&s&na
frekans denir ve herzlerle (Hz) ölçülür.
Frekans 10 Hz ise demek ki bir saniyede oradan 10 dalga
geçmi*tir.
Dalgan&n h&z&, frekans& ve dalga boyu aras&ndaki ba'
nas&ld&r?
Dalgan&n yay&lm&* oldu'u ortam ayn& +ziksel özelliklere
(yap&, s&cakl&k, yo'unluk v.b.) sahip ise yani ortam homojen ise
dalgan&n h&z& her yönde ayn& olacakt&r.
dalga boyu
dalga boyu
dalga boyu
amplitüd
Resim. 3.1
Homojen ortamda dalgan&n hareketi düzgün do'rusal hareketin nadir örneklerinden biridir.
Dalgan&n h&z&n& belirtmek için h&z formülünü kullanaca'&z.
Dalga t = T zaman biriminde v h&zla hareket ederse s = ¢ yol geçecektir.
H&z formülünde s yerine ¢, t yerine T yazarsak dalgan&n h&z& a*a'&daki formülle belirtilir
Formula buradan Formula olur.
Bunlar dalgan&n temel formülleridir.
Dalgan&n yay&lma h&z& (v) dalga boyu () ve frekans&n (f )çarp&m&na e*ittir.
Fomula yani Formula ve Formula.
M
M
, bundan sonra , M .
M
1
e*itli'inde
yerine f yazarsak çe*it ödevlerin çözümünde kullan&lan formül elde edilir.
T
v
v
v M daha do'rusu M ve f
M
Örnek: Dalga boyu 0,5m ve titre*im periyodu 0,2s olan dalga su yüzeyinde ne kadar h&zla hareket
eder? Frekans& ne kadard&r?
= 0,5 m
M
T = 0,2 s
v=? f=?
95
Bunu soyut bir örnekle gösterece'iz.
Deniz veya göl suyundaki dalgalar& dü*ününüz.
Resim 3.2 de bayra'&n yan&ndan bir saniyede dört
dalga geçer (dört tepe veya dört çukur), demek
2m
ki bu dalgan&n frekans& 4 Hz tir. Slika 3.2 edna
sekunda potoa bir saniye sonra
Her dalga 2m uzunluktad&r yani dalga boyu
bir saniye sonra
2m dir. Bayra'&n yan&ndan bir saniyede dört dalga
Resim. 2.9
geçmi*tir. Demek ki dalga bir saniyede 8m yol geçmi*tir, h&z& 8m/s dir.
8m/s = 4 Hz · 2m veya h&z = frekans · dalga boyu
Bununla v = f · Oformülü kan&tlan&r.
Dalgalarn yansmas ve krlmas
Dalga iki ortam aras&nda bir s&n&ra rastlarsa hareket yönü de'i*ir. Dalgan&n bir k&sm& birinci ortama
geri döner bir k&sm& ise ikinci ortamda hareket etmeye devam eder.
Dalgann ilkel durumuna dönme olayna yansma, ikinci ortama geçme olayna krlma denir.
Hareketi esnas&nda bir s&n&ra rastlayan dalgan&n hareket yönünün de'i*mesi ortam&n +ziksel özelliklerine ba'l&d&r, bunlar dalgan&n yay&lma h&z&na ve dalga hareketinin büyüklüklerine etki eder.
Dalgada yans&ma ve k&r&lma neden olur?
Belli bir ortamda yay&lan titre*imler s&n&r yüzeyde parçac&klar&n& di'er ortama aktar&r ve onlar kendileri de yeni dalga kayna'& olur. Böyle olu*an sekunder dalgalardan bir k&sm& ikinci ortamda yay&l&r
bir k&sm& ise tekrar gelmi* olduklar& ortama geri döner.
Yans&t&lan dalga hareket yönünü de'i*tirir, h&z&n&n *iddeti giri*
dalgan&n h&z&yla ayn& kal&r.
Dalgalar&n yans&mas& resim 3.3 te gösterilmi*tir.
Paralel çizgiler büyük çapa sahip olan konsantrik çemberlerin
parçalar&d&r (dalga kayna'& büyük uzakl&ktad&r), yani onlar paralel
do'rularla genelle*ebilir. S&n&ra dü*en ve yans&yan dalga çizgileri
e*it uzakl&kta olmalar& h&zlar&n ve dalga boylar&n&n e*it olduklar&n&
göstermektedir. Slika 3.3
Dalgan&n dü*tü'ü do'rultu S1O ve iki ortam aras&ndaki s&n&r&n
dikmesinin ON çizmi* oldu'u aç& düme açsdr , ayn& dikme
ve dalgan&n yans&madan sonra OS2 do'rultusuyla çizmi* oldu'uON
Resim. 3.3
aç& yansma açsdr . Ölçmeyle kolayca bu iki aç&n&n e*it aç&lar
olduklar&n& görebiliriz, yani £ = ž.
Dalgalarn yansmas esnasnda düme ve yansma açs eittir.
Dalgalar&n k&r&lmas& resim 3.4 gösterilmi*tir. Dalgan&n bir ortamdan di'er
ortama geçi*inde dalgan&n frekans& ayn& kal&r.
v = O · f ifadesinden dalgan&n yay&lm&* oldu'u ortamlarda h&z büyük ise
dalga boyu da büyüktür, h&z küçük ise dalga boyu da küçük oldu'u görülmektedir.
Resim 2.4 te dalgan&n h&z& daha büyük olan ortamdan h&z& daha küçük
olan ortama geçi*i verilmi*tir (v1 > v2)
Dalga s&n&ra dik do'rultuda gelirse hareket yönünü de'i*tirmez. Dalga
s&n&ra ayn& ortamdan belli bir aç& üzere dü*erse (resim 3.4 b) hareket yönünü
de'i*tirir yani k&r&l&r.
a)
Dalgann yayld ikinci ortamn dorultusu ve snrn dikmesi
arasndaki açya krlma açs denir.
b)
Bu durumda k&r&lma aç&s& dü*me aç&s&ndan daha küçüktür yani £ < ž d&r.
Dalga h&z& daha küçük oldu'u ortamdan h&z& daha büyük olan ortama
geçti'inde (resim 3.4 c) k&r&lma aç&s& dü*me aç&s&ndan daha büyüktür yani
£ > ž d&r.
c)
Resim. 3.4
Ne kadar örendiniz kontrol ediniz
1. A dalgas&, B dalgas& hangi cinstendir?
2. Üç dalga ayn& h&zla, farkl& frekans ve farkl& A
dalga boyuyla yay&lmaktad&rlar (resim 3.6).
A*a'&dakileri cevaplay&n&z:
a) Hangi dalgan&n en büyük frekans& vard&r?
b) Hangi dalgan&n en büyük dalga boyu vard&r?
c) Hangi dalgan&n en büyük amplitüdü vard&r? Slika 3.6
3. Resimde ipin bir yan&n& yukar& – a*a'& hareket ettirmekle
olu*an dalga hareketi gösterilmi*tir. <pi 5 saniyede 10 dalga tepesi
olacak *ekilde hareket ettirece'iz.
a) Elde edilen dalgan&n dalga boyu ne kadard&r?
b) Elde edilen dalgan&n frekans& ne kadard&r?
c) Dalgan&n ipteki h&z& ne kadard&r?
4. Bir dalgan&n titre*im periyodu 0,5s, dalga boyu ise 20cm dir.
a) Dalgan&n frekans& ne kadard&r?
b) Dalgan&n yay&lma h&z& ne kadard&r?
B
Resim. 3.5
A
B
C
Resim. 3.6
Resim. 3.7
Ses dalgalar
Resim. 4.1
Okulunuzda dershanenizde ö'retmeninizin sesini ayn& zamanda
yolda hareket eden otomobillerin sesini v.b sesler duymaktas&n&z.
Evinizde bir kimseyle konu*tu'unuzda ayn& anda televizyon izliyorsunuz, radyodan müzik dinliyorsunuz.
Sesin modern bilimde ve t&pta ara*t&r&lmas& çok önemli olmaya
ba*lam&*t&r. Sesin olu*unu, temel özelliklerini ve kullan&l&*&n&
inceleyen +zi'in bölümüne akustik denir.
<nsan kula'& 16 Hz – 20 000 Hz s&n&rlar& aras&ndaki sesleri
duyabilir. Frekanslar& bu s&n&rlar&n d&*&ndaki sesleri insan kula'&
duyamaz.
Frekans& 16 Hz ten küçük olan seslere infrases, frekans& 20
000 Hz ten büyük seslere ultrases denir.
Her günkü hayat&m&zda sesle iç içeyiz.
Ses nedir? Nas&l olu*ur?
Sizlerden ço'u belki bilir fakat hat&rlayal&m, gözetleyelim ve deneyelim.
Gitar&n teli titre*im yaparsa ses ç&kart&r. Ses çatal&
titre*im yaparsa yine ses ç&kar.
Titre*im yapan cisim ortamda parçac&klar&n& hareket
ettirir.
Onlar çe*it yönlü yo'unla*&r ve ortamda yay&l&r ki böyle
longitudinal dalgalar olu*ur. Havada her yöne yay&lan bu
dalgalar kula'&m&za geldi'inde biz ses duyar&z.
Resim. 4.2
Sesin olu*mas& için elastik cisim ve titre*imin
yay&lmas& için bir ortama ihtiyaç vard&r. Ses
dalgalar& olu*turan cisme ses kayna denir.
Frekans duyabilme aralnda titreim
yapan her cisim (kat veya gaz) ses kayna
olabilir.
Resim. 4.3
98
Ses kayna'&n&n titre*imleri bununla beraber
enerjisi de dalgalar – ses dalgalar& *eklinde yay&l&r.
<nsan bo'az&nda ses tellerinin titre*imiyle (hareketiyle) olu*ur.
Biz gürültü ve tonlar gibi grupland&r&labilen ses çe*itlerini duyuyoruz.
Sesleri gürültü ve tonlara ay&r&yoruz.
Gürültü, ton nas&l olu*ur?
Gürültü ses kayna'&n&n düzensiz titre*im yapmas&yla olu*ur. Gürültüler çe*itli motorlar&n
çal&*mas&nda, bomba patlamalar&nda, do'rama i*leri yap&m&nda v.s gibi olaylarda olu*maktad&r.
Ton ses kayna'&n&n düzenli titre*im yapmas&yla olu*ur. Müzik aletlerindeki tellerin düzenli
titre*im yapmas&nda, davulun gerilmi* zar&ndan, müzik çalg&lar&ndan ton olu*maktad&r.
Fakat müzik tonlar& ve gürültüleri aras&nda kesin bir s&n&r yoktur. Örne'in, düzeni bozuk olan bir
müzik aleti bazen gürültüye benzeyen sesleri de ç&kar&r. Ondan sonra rüzgar&n esmesinde, &rmaklar&n
ak&*&nda belli bir müzikallik duyulabilir.
Her ton kendi yükseklii, renk ve iddetiyle fark olunur.
Tonun yüksekli'i ses kayna'&n&n frekans&yla (f) belli olur.
Yüksek frekansl titreimler yüksek ses, düük frekansl titreimler düük ses verir.
Farkl& müzik enstrümanlar&nda çal&nan ayn& melodinin sesi farkl& olabilir. Ses kayna'&n& beklemeden
melodiyi keman&n veya gitar&n, klarnetin veya gaydan&n çald&'&n& tan&yabiliriz. Radyoda her zaman
sevdi'imiz *ark&c&n&n sesini tan&yoruz. Tan&d&'&m&z insanlar& hiç görmeden sadece seslerinden kolayca
tan&yabiliriz.
Farkl& ses kaynaklar&ndan ayn& yükseklik ve *iddeti olan tonlar aras&ndaki farka tonun rengi denir.
Ses dalgalar&ndan en önemli özelliklerinden biri sesin *iddetidir.
Sesin objektif *iddeti ses dalgas&n&n zaman biriminde dalgan&n yay&lma do'rultusuna dik olan alan
biriminde ta*&m&* oldu'u enerji miktar&yla belli edilir.
Ses dalgas&n&n t zaman birimde dik olan S yüzeyinden ta*&nan enerjisini E ile i*aret edersek, sesin
objektif *iddeti I a*a'&daki formülle belli olacakt&r
.
sesin gücünü (P) belirtti'i için yukar&daki formül *u *ekle dönü*ür
.
99
W
ile ölçülür.
m2
<nsan kula'& geni* aral&kta farkl& *iddetli sesleri duyabilme yetene'ine sahiptir.
Alt s&n&ra duyma snr, üst s&n&ra ise ar snr denir.
Son formül sesin +ziksel *iddetini gösterir ve
W
m2 dir, insan kula'&n&n
W
duyabilece'i en büyük *iddetteki ses ise yakla*&k 10 2 dir.
m
W
m2 ölçü birimi çok pratik olmad&'&ndan, sesin sübjektif taban&na göre
tan&mlanan yeni ölçü birimi seçilmi*tir. Bu ölçü birimi seslik tir.
Standart duyma s&n&r& 1 Hz li frekansta 10
Ses *iddetini ölçen ayg&
Resim. 4.4
12
Sesin sübjektif *iddeti bel (B) ölçü birimiyle ifade edilir. Bu ölçü birimi büyük oldu'undan pratikte
belden on defa küçük olan desibel (dB) ölçü birimi kullan&lmaktad&r.
<nsan kula'&n&n duyabilece'i en zay&f ses 0 dB dir. Bu normal duyabilen bir insan için duyma
s&n&r&d&r.
F&s&ldamayla ç&kan sesin *iddeti 20dB, normal konu*mada ise 60 dB dir. ‰iddeti 160 dB olan ses
insan kula'&n&n perdesini patlat&r.
Resim 4.5 te fakl& kaynaklardan gelen ses çe*itleri verilmi*tir.
Sesin yayl
Sesin, kayna'&ndan kula'&m&za gelmesi için bir ortamda yay&lmas&
gerekmektedir. En s&k bu ortam havad&r. Hava ortam& yan& s&ra ses ba*ka
gazlarla, s&v&larla ve kat& maddelerle de aktar&labilir. Dalg&ç arkada*&n&n
denizde iki ta*& birbirine vurarak yapm&* oldu'u sesi duymaktad&r.
Kula'&m&z& tren raylar&na koyarsak uzaktan gelen trenin sesini duyabiliriz. Sesin belli bir ortamda aktar&lmas& için tek *art ortam&n elastik özelliklerinin olmas&d&r.
Yapaca'&m&z deney sesin kula'&m&za gelmesinde havan&n önemini
göstermektedir.
Resim. 4.5
Resim. 4.6
100
Cam zili alt&nda zil çalar. Zili iyi duymaktay&z. Ondan sonra cam zilden vakum pompa yard&m&yla
havay& yava*ça çekiyoruz.
Zilin sesi daha az olmaya ba*lar, sonunda zilin sesi zil çal&*mas&na ra'men hiç duyulmamaya ba*lar.
Ses bo ortamdan (vakumdan) aktarlmaz.
Örne'in uzayda büyük herhangi bir patlama olursa Dünyada biz bu patlamay& duymuyoruz, çünkü
bu sesi kula'&m&za aktarabilecek elastik ortam yoktur.
Havadaki ses dalgas longitudinal dalgadr.
Maddeler
v (m / s)
alüminyum
6420
Demir ve cam
5950
alt&n
5240
odun
5000
naylon
2620
kauçuk
1550
deniz (25°C)
1530
su (25°C)
1498
hidrojen
1280
helyum
965
plütonyum
500
Hava (20°C)
340
Sesin hz
Ses elastik ortamda aktar&lan bir dalga oldu'undan, sesin h&z&
elastik ortam&n özelliklerine ba'l&d&r. Suyun alt&ndaki yüzeyinde
yüzerken üstünüzde motorlu kay&'&n var oldu'unu dü*ünerek
belki korkmu*sunuzdur. Suyun yüzeyine ç&k&nca motorlu
kay&'&n sizden uzak oldu'unu farkedersiniz. Bu suyun sesi iyi
ta*&d&'&n& gösterir.
Baz& kat& ortamlarda sesin h&z& havadaki yay&lma h&z&ndan
birkaç defa daha büyük olabilir.
Ses dalgalar&n&n kat&, s&v& ve gaz ortamlar&ndan
aktar&labilece'ini gördük. Gazlarda ve s&v&larda ses dalgalar&
longitudinald&r, kat& ortamlarda transferzal da olabilir.
Sesin hz havann scaklna baldr.
Ses dalgalar scak havada souk havaya kyasen daha
hzl yaylr.
Sesin hz havann basncna bal deildir. Bas&nç büyürse ses dalgalar&n&n h&z& de'i*mez ayn&
kal&r.
Sesin hz yaylm olduu maddeye baldr. Ses dalgalar& s&v&larda gazlara k&yasen daha h&zl&
yay&l&rlar, kat&larda ise en h&zl& yay&l&rlar.
Geceleyin daha büyük uzakl&ktan tabancan&n patlamas& incelersek &*&k sinyalini hemen tabancan&n
patlamas&yla, patlama sesini ise bir süre sonra duyar&z.
‰u soru ilginçtir: Piyano akortlar&n&n sesini salonda piyanodan 10 m uzakl&kta bulunan seyirci mi
yoksa piyanodan 100000 m radyo ba*&nda bulunan dinleyici mi duyar?
m
Radyo dalgalar&n h&z& &*&k h&z&yla e*it yani c = 3 · 108
oldu'undan onalar 105m lik mesafeyi t1
s
zaman biriminde geçecektir.
t 101
Havada sesin h&z& yakla*&k 340 m /s dir. 10 m lik mesafeyi t2 zaman biriminde geçer:
t Sesin radyo dalgalarla aktar&lmas& sesin havadaki aktar&lmas&na k&yasen 100 defa daha az zamana
ihtiyaç vard&r.
Resim. 4.7
Yans&ma ve k&r&lma olaylar& ses dalgalar& için de geçerlidir.
Sesin yans&mas& dershanenizde de gösterilebilir. Camdan (çelikten
de olabilir) 50cm yüksekli'indeki silindirik bir yüzey içine kol saati
koyal&m. Silindirin giri*inden 10 cm uzakl&kta kol saatinin çal&*mas& ya
hiç ya da çok zay&f duyulmaktad&r. Silindirin giri*ine e'il bir *ekilde (45
derecelik aç& üzere) bir defter veya bir levha konulursa saat dalgalar&
yönünü de'i*tirir (resim 4.7). ‰imdi saatin çal&*mas& silindire çok daha
uzak mesafeden duyulacakt&r.
Dalgalar hareketi esnas&nda bir engele rastlarsa yans&ma olay& olur,
dü*me aç&s& yans&ma aç&s&na e*ittir, demek ki dü*me do'rultusu ve
yans&ma do'rultusu engelin dikmesiyle e*it aç&lar& çizer (resim 4.8).
ž=£
Sesin yans&mas& olay&na tan&nm&* eho olay& da ba'l&d&r.
Eho kaynaktan ç&kan sesin bir engele rastlamas&yla (duvar, ta*, tümsek)
ondan yans&mas& ve tekrar kayna'a dönmesidir.
Bu olay yard&m&yla farkl& nesneler aras&ndaki mesafe bulma metodu
bulunmu*tur.
Resim. 4.8
Ses kayna'&nda ses dalgas&n&n olu*mas&yla onun yay&lma zaman& i*aret edildi'i tahmin edilir. Engele
rastlayan ses yans&r ve tekrar kayna'a geri döner ve sesin hareket etme zaman& ölçülür. Bu zaman diliminde ses 2s yol geçmi*tir, öyle ki s burada kaynak ve engel aras&ndaki mesafedir. Sesin h&z& v bilinirse
2s
t=
veya s = 1 v ˜ t formülleriyle engele kadar mesafenin uzunlu'u hesaplanabilir.
v
2
Örnek: 4.9 resimindeki k&z duvardan 80 cm uzakl&kta bulunan odun tahtaya vuruyor. Her vuru*tan
0,5s saniye sonra yans&may& duyar. Bu zamana yans&ma zaman& denir.
Bu bilgi sesin h&z&n& hesaplamakta kullan&l&r.
Sesin hızı = (duvara kadar ve geriye olan uzaklık)/(yansıma zamanı)
Resim. 4.9
#
Baz& özel durumlarda yans&ma olay& sinema, konser salonlar&nda
v.s. yerlerde istenmemektedir. Yans&man&n durmas& için daha fazla
zamana ihtiyaç vard&r ve seyirciler müzi'in sesini zorla duyabilmektedir.
Ultrases. Ultrasesin kullanl
Daha önce söyledi'imiz insan duyu organ& 16 Hz ten 20 000 Hz e kadar sesleri duyabilir. Frekanslar&
bu s&n&rlar d&*&nda olan ses dalgalar&n& insan kula'& duyamaz.
Frekans 16 Hz ten küçük olan ses dalgalarna infrases, 20 000 Hz ten büyük olan ses dalgalarna
ise ultrases denir.
Örne'in ultrasesi yunus bal&klar&, yarasalar ve
ba*ka hayvanlar ç&kartmaktad&rlar. Yunus bal&klar&
ultrases yard&m&yla bulan&k sularda beslenmeleri için
kolayca bal&k sürülerini bulurlar, kendi aralar&nda
haberle*ip tehlikelerden korunurlar. Yarasalar ise
ultrases yard&m&yla havada iyi orientasyon yapar ve
avlar&n& avlarlar. Yunus bal&klar&nda, yarasalarda ve
ba*ka hayvanlarda görülen bu tür avlanma yöntemine
eholokasyon denir.
Resim. 5.1
Bu metot denizin dibini incelemek, denizalt&lar&n
ultrases
ve ba*ka cisimleri bulmak için kullan&lmaktad&r.
Yüksek frekansl& ultrases suni yönden yapma
ayg&tlar yard&m&yla farkl& metotlar kullanarak elde
edilmektedir.
Ustrases dalgalar&n&n baz& önemli özellikleri yüzünden bilim ve teknikte pratik kullan&*lar& vard&r.
Ultrasesin bu özelliklerinde biri de istedi'imiz yöne
eho
yöneltme olana'&d&r.
Ultrases bir dalga türü olarak elastik ortamlarda
yay&l&r. Bu dalgalar&n kat& süpstanslarda yay&lma h&z&
3 000 m/s ve 6 000m/s s&n&rlar& aras&ndad&r s&v&larda
ise 1 500 m/s dir.
Ultrases iki ortam aras&ndaki s&n&ra gelince bir k&sm&
Resim. 5.2
yans&r. Bu yans&ma dalgalar&n yans&ma kural&na göre olur.
Ultrasesin havadan kat& süpstans veya s&v& ortama geçi*inde havan&n yo'unlu'u çok daha küçük
oldu'u için ultrases dalgalar&n&n büyük bir k&sm& yans&r.
Bu yüzden s&v& ortamlarda kat& süpstanlar ve gazlar aras&ndaki s&n&r olarak utrases enerjisi tamamen
geriye yans&r. Ultrases dalgalar& önlerine ç&kan engellere de yans&rlar.
Ultrases dalgalar&n&n ses dalgalar&ndan çok daha büyük *iddeti vard&r.
Ultrases dalgalar&n&n: mekanik, kimyasal, s&cakl&k ve +zyolojik etkisi vard&r.
103
Ultrases dalgalan&r&n&n büyük enerjisi oldu'u için teknikte yanl&*lar& bulmak
için kullan&lmaktad&rlar, soyut örnek olarak
metal endüstrisinde büyük metal yap&lar&n
homojenli'inin tespit edilmesinde. Yap&n&n iç
bölümünde kütle ekseninin hidrotürbininde
patlaklar, delikler ve ba*ka hasarlar&n olmas&n&n
bilinmesi çok önemlidir.
Suyun ultrasesi çok az absorbe etti'ini biliyoruz. Bu yüzden ultrases denizlerde ve okyanuslarda büyük derinlikleri ölçmek ve ayn& zamandan deniz ve okyanuslarda yüzen nesneleri:
Resim. 5.3
denizalt&lar&, denizalt& kayalar&, bal&klar& v.b.
bulmak için kullan&lmaktad&r. Bu yüzden geminin dibine ultrases dalgalar& yayan bir kaynak yani k&sa zaman aral&'&nda ultrases tak&lmaktad&r.
Ultrasesin bu impulsu derinli'e do'ru hareket eder dibe veya ba*ka bir engele gelince kaydetme
ayg&t&na geri döner ve orada kaybolur. Ultrases impulsunun ç&k&* ve geri dönü* aral&'&n& ve suda yay&lan
ultrasesin h&z&n& bildi'imize göre denizin derinli'i ve ba*ka bir cisme olan uzakl&k kolayca hesaplanabilir.
Fakat çok durumlarda bu otomatikle*mi*tir ve derinlik al&c&n&n ekran&nda otomatik görülür.
Örnek: Ultrasesi b&rakma ve geri kabul etme zaman& t = 4s ise suyun derinli'i ne kadard&r? Deniz
suyunda ultrases dalgalar&n&n yay&lma h&z& 1500 m/s dir.
Ultrases sinyalinin gidi* dönü*ü için geçmi* oldu'u mesafe s, derinlik h tan iki defa daha büyüktür,
yani
, oldu'unu bilerekten
Demek ki derinlik h = 3000 m dir.
Ultrases sayesinde foto'raf plaklar&nda ve +lmlerinde kaliteli foto'ra>ar elde etmek için nazik
emulziyonlar (emilmeler) yap&lmaktad&r.
Özellikle ultrasesin t&p ve farmakolojide kullan&*& önemlidir. Modern t&pta günümüzde iç organlar&n&
takip etme ve cerrahi müdahalede bulunmadan hastal&klar& savd&rmak için farkl& metotlar vard&r. En
önemli ve h&zl& metotlardan biri ehogra+ dir.
Ultrases incelen organa örne'in kalp veya böbre'e yöneltilir. Yans&t&lan veya b&rak&lan ses dalgalar&
sayesinde organ&n durumu hakk&nda te*his koyulur.
Resim 5.4 te vurucu dalgalarla böbrekte ta*
k&rma gösterilmi*tir. Vurucu dalgalar böbrekteki ta*a
odaklan&r ve onu k&rar, sonra k&r&lan ta* parçac&klar&
sidik yollar&yla böbrekten d&*ar& at&l&r.
Resim. 5.4
Ultrases sayesinde hamile kad&nlarda çocu'un durumu
gözetlenir (resim 5.5).
Ehogra+ dü*ük enerjili ultrases kulland&'& için hastalar
için tehlikeli de'ildir. Ayn& zamanda bu metot X – &*&nlar&n
kullan&ld&'& metottan daha güvenlidir, çünkü X – &*&nlar& vücuttaki dokulara zara verir.
Ultrases çok say&da mikroorganizmalar& yok etti'i için g&da
endüstrisinde de kullan&lmaktad&r.
Gürültü
Resim. 5.5
<nsan her günkü hayat&nda ve i*inde, özellikle büyük *ehirlerde çok say&da farkl& seslerin etkisini
hisseder. Bu seslerin uzun etkisi insan sa'l&'&na ve çal&*ma yetene'ine negatif etkisi vard&r.
Engel gibi hissetti'imiz her sese gürültü denir. Buna göre gürültü ya*ama ortam&n&, insan hayat&n&
ve çal&*ma ortam&n& kirleten bir etkendir.
<nsan bu gürültülerden kendini ve çal&*ma ortam&n& korunmak için çe*it önlemler al&nmaktad&r.
Gürültünün çok zararl& yanlar& vard&r: uzun süre etkisinde kal&n&rsa duyma kapasitesi azal&r,
baz& durumlarda duyman&n bir bölümünü baz& durumlarda ise bütün duyma yetene'i kaybolur. Sinir
sistemine etkisinde çok durumlarda yorgunluk, sinir hastal&klar&, ba* a'r&lar&,
vücut s&cakl&'&n&n yükselmesi gibi hastal&klara neden olabilir ki bunlar&n hepsi
çal&*ma yetene'ini azalt&r.
<nsan kendini ve çal&*ma yetene'ini “ ses kirlili'inden” korumak için çe*itli
önlemler al&nmaktad&r. “ Ses kirlili'inden” korunmak birkaç çe*itte yap&l&r. En
iyi ses kayna'&n&n o yerden kald&r&lmas& veya ses *iddetinin azalmas&d&r.
‰ehir tra+'inde kornaya çalmak yasakt&r (sadece ambulans, polis, itfaiye gibi
durumlar müstesnad&r). Büyük *ehirlerin merkezlerinde, hastane ve okul yanlar&nda
Resim. 5.6
kamyonlar&n, otomobillerin veya ba*ka ta*&t araçlar&n&n hareketi yasakt&r.
Ta*&t araçlar&n&n hareketi esnas&nda yapm&* olduklar& gürültüden korunmak için *ehir semtlerine
ku*atma yollar& yap&lmaktad&r ve yollar&n kenarlar&n& gürültüyü durdurmak için a'açlar dikilmektedir. Gürültülü ortamlarda çal&*an kimseler gürültünün zararl& tara>ar& hakk&nda bilgilendirilmekte ve
korunma yöntemlerine sayg& duyulmaktad&r. Örne'in elektro ve metal
i*letmelerinde çal&*an i*çiler, tekstil fabrikalar&nda, hava alanlar&nda
çal&*an i*çiler kulaklar&na sesi çok absorbe eden pamuktan tamponlar
koymal& veya kulaklar&n& özel örtülerle örtmelidirler.
Gürültüden korunma önlemleri çe*it binalar&n in*aat&nda da öngörülmelidir. Bu amaçla çe*it susturucular kullan&lmakta veya duvarlar, sesi
“içebilen” - absorbe eden malzemeyle sar&l&r v.s.
Resim. 5.7
Gürültüden toplu halde korunmak için 24 saat zarf&nda çal&*ma saatleri
belli edilmelidir. Büyük binalarda bu ev s&ras&yla çözülmektedir.
105
Test
(Titreimler ve dalgalar. Ses)
1. A*a'&daki cisimlerden hangileri mekanik
titre*im yapar?
a) Çark
b) Tenis oynan&lan top
c) Uçan kelebe'in kanatlar&
2. Bir topun titre*im periyodu 1 dakikad&r. Topun
frekans& a*a'&dakilerden hangisidir?
a) 1 Hz b) 0,1 Hz c) 6 Hz d) 10 Hz
2
3. <nsan kula'&n&n duymu* oldu'u sesin frekans&
ne kadard&r?
a) 16 Hz – 20 Hz b) 16 kHz – 20 kHz
c) 16 Hz – 20 kHz
d) 16 kHz – 20 MHz
4. A*a'&daki ortamlardan hangisinde ses en h&zl&
yay&l&r?
a) hava b) su c) vakuum d) toprak
c) sesin h&z&
d) sesin frekans&
9. Eho olay&n&n belirmesi a*a'&dakilerden hangisiyle ba'l&d&r:
a) ses *iddetinin artmas&
b) ses *iddetinin azalmas&
c) sesin h&z&yla
d) ses yans&mas&yla
10. Ultrasesin deniz suyunda h&z& 1480 m/s
dir. Gemiden gönderilen sinyal 2s sonra geriye
dönerse denizin derinli'i ne kadard&r?
a) 740 m b) 1480 m c) 2960 m d) hiçbiri
5. Bir sarkaç 5s zarf&nda 16 titre*im yapm&*t&r.
Titre*im periyodu a*a'&dakilerden hangisidir:
a) 4 s b) 2 s c) 0,5 s d) 0,25 s
11. A*a'&dakilerden hangisinde ultrases
kullan&lmaktad&r?
a) ses ve müzik yaz&lmas&nda
b) su havuzlar&n derinli'ini ölçmede
c) uzaya verilerin verilmesinde
d) telefon konu*malar&n&n aktar&lmas&nda
6. A*a'&daki ortamlardan hangisinde ses
yay&lamaz?
a) denizin dibinde
b) derin bir ma'arada
c) yüksek da' tepesinde
d) uzayda
12. Metal top ipli'e as&lm&*t&r. Sarkac&n periyodu
a*a'&dakilerden hangisine ba'l&d&r:
a) topun kütlesine
b) ipin uzunlu'una
c) topu hareket ettiren kuvvete
d) hareket yönüne
7. Ultrasesin frekans& ne kadard&r?
a) 20 kHz ten daha büyük
b) 16 Hz ve 20 kHz aras&nda
c) 16 kHz daha küçük
d) 16 Hz daha küçük
13. Sesin havadaki h&z& a*a'&dakilerden hangisidir?
a) 300 000 km/s b) 1450 m/s
c) 17m/s
d) 0,34 km/s
8. Desibellerle a*a'&dakilerden hangisi ölçülür:
a) sesin yüksekli'i
b) sesin *iddeti
14. Cisim 1 Hz’lik frekansla titre*im yapar.
Titre*im periyodu a*a'&dakilerden hangisidir?
a) 1 h
b) 1 dak
c) 1 s
d) 0,5 s
I IK OL AY L A R I
In yaylmas
108
In yansmas.
Düzlem ayna
113
Küresel ayna
116
In krlmas
120
Mutlak yansma
123
Beyaz n ayrlmas
Dispersiyon (dalma)
127
Mercekler
130
nsan gözü
Optiksel arac gibi
135
Renklerin karml ve ayrml
birlemeleri. nsan gözü
renkleri nasl fark eder
137
In yaylmas
I*&k hayat&n “kayna'&” d&r. Görme organlar&m&zla farketti'imiz her *eye &*&k deriz.
A*a'&daki sorulara cevap verebilir miyiz:?
I*&k neyi olu*turur ve do'as& nas&ld&r?
I*&k kaynaklar& nedir?
I*&k nas&l yay&l&r?
Yukar&daki sorular&n ço'u için çok say&da pratiksel bilgiler vard&r onlar& da istifade etme'e u'ra*aca'&z.
Resim 1.1. deki &*&k veren &*&k lambas&na bak&n&z. Mutlaka hayat&n&zda &*&k veren &*&k lambas&na
elinizle dokundu'unuz (tavsiye edilmiyor) anlar&n&z olmu*tur. Neyi farkettiniz? – I*&k
lambas& s&cakt&r. Cam bir s&cakl&k yal&tkan& oldu'u size tan&d&kt&r, gaz – &*&k lambas&
içinde öyle da'&n&kt&r ki onun ak&m& cam s&cakl&'&n& yükseltemez. ‰öyle bir soru
sorulur: Cam& &s&tan kimdir? Cevap aç&ktad&r: &*&k lambas&n&n etrafa yayd&'& &*&kt&r.
Resim. 1.1
Resim. 1.2
I*&k do'as& hakk&nda ne gibi bir karara varabiliriz?
I*&k enerji türünü olu*turur.
I*&k lambas&nda elektriksel enerjinin &*&k enerjiye dönü*mesi nas&l
olu*ur dü*ünebilir misiniz? Elektriksel enerjisi &*&ksal enerjiye dönü*ür.
At nal&nda &*&k enerjisine hangi tür enerji dönü*ür? (Resim 1.2.) S&cakl&k
enerjisi &*&k enerjisine dönü*ür.
I*&k enerji gibi canl& varl&klar dünyas&nda, bitkisel dünyas&nda,
ailelerde, endüstride uygulan&r.
I*&'& sadece s&cak cisimler mi yay&nlar? - Hay&r. Do'ada “so'uk
&*&k” denen mevcuttur. Onu baz& deniz canl& varl&klar&, baz& böcekler,
duvar saatlerin fosforlu rakamlar&, ça'da* hesap makinelerin rakamlar&,
reklam panolar&, >uorosen &*&k borular&, &*&ksal diyotlar
ve gibileri yay&nlar.
Ik yaynlayan cisimlere k kaynaklar denir.
I*&k kaynaklar& ilgili baz& örnekler Resim 1.3, 1.4,
1.5, 1.6’da gösterilmi*tir.
Yeryüzünün temel &*&k kayna'& Güne*’tir - büyük
ve kaynar uzay cismi dir yüzey s&cakl&'& 60000 C dur.
(Resim 1.6)
En küçük &*&k enerjisi miktar&na foton denir.
Resim. 1.3
güne*
&*&nlar
Resim. 1.5
108
Resim. 1.4
Resim. 1.6
Ik kaynaklarnn ayrlmas
I*&k kaynaklar&, genel olarak *öyle ayr&l&rlar: primer ve
sekunder ve de do'al ve yapay.
Primer &*&k kaynaklar&n& kendili'inden &*&k veren cisimler
olu*turur (Güne*, y&ld&zlar (Resim 1.7), fosfor (Resim 1.8) ve
di'erleri).
Sekunder &*&k kaynaklar&n& kendilerinden &*&k yans&yan
cisimler olu*turur (örnek: Ay).
Yukar&daki örnekler ayn& zamanda do'al &*&k kaynaklar&n&
olu*tururlar.
Yapay &*&k kaynaklar&n& insano'lunun icat etikleri ürünler
olu*turur (mum, &*&k, lazer (Resim 1.9) ve di'erleri).
Özel ilginç ve birle*ik yönlü &*&k kayna'&n& lazer olu*turur
(Resim 1.9). Onun bilim ve teknikte günden güne uygulanmas&
büyük çapta artmaktad&r.
Resim. 1.7
Resim. 1.8
Resim. 1.9
Optiksel ortam
I*&'&n yay&ld&'& her cisme optiksel saydam ortam veya
k&saca, optiksel ortam denir (örnek: vakum, hava, cam, su,
uzay ortam& ve di'er).
Resim. 1.10
In yaylmas
Homojen optiksel ortamda &*&k nas&l yay&l&r?
I*&k kayna'&ndan &*&nlar&n yard&m&yla yay&l&r. Çok
say&da &*&k &*&nlar& &*&k demetini olu*tururlar (Resim
Resim. 1.11
Resim. 1.12
1.11), say&s& az ise &*&k &*&n&n& olu*turular (Resim
1.12).
I*&k &*&nlar&na da di'er bir isim &*&'&n yay&lma
yönü olarak verilir.
Do'al *artlar& alt&nda &*&k nas&l yay&l&r ‰ekil
1.10’de gösterilmi*tir.
I*&k do'rusal yönde yay&lmaktad&r. Resim 1.13’e
bak merkezlerinde küçük çukurlar olan kartonlar&n,
Resim. 1.13
bir taraf&nda &*&k kayna'& bulunur, di'er taraf&nda ise
göz. Nas&l bir anlam verirsiniz? Ne zaman ki karton çukurlar& ayn& do'ru üzere bulunurlar insan &*&'&
görür, kartonlardan birisi yer de'i*tirirse &*&'& görmez.
109
noktasal &*&k
kayna'&
Gölge ve yarm gölge
I*&'&n do'rusal yay&lmas&n& ispatlamak için çok say&da
örnekler vard&r. Onlardan bir tanesi gölge ve yar&m gölge
olay&d&r (Resim 1.14 ve Resim 1.15).
Resim. 1.14
I*&'&n do'rusal yay&lmas&ndan ötürü, &*&nlanan cisimler
arkas&nda gölge olu*ur. Gölgenin büyüklü'ü – onun *ekli
ve renk keskinli'i &*&k kayna'&n&n büyüklü'üne ba'l&d&r,
&*&nlanan cismin büyüklü'üne ba'l& ve onlar aras&ndaki
mesafe. Nokta *eklindeki &*&k kayna'& ile &*&nlanan cisimler
arkas&ndaki gölgenin s&n&rlar& &*&nlanm&* ve &*&nlanmam&*
k&s&mlarda keskindir.
I*&k kayna'& büyük oldu'u zaman (Resim 1.15) kolay
Resim. 1.15
farkedilir ki saydam olmayan cisim arkas&nda, gölge ile
tamamen &*&nlanan k&s&m aras&nda, yar& &*&nlanan k&s&m var ve buna yar gölge denir.
Do'ada gölge ve yar& gölge olay&n en iyi fark edildi'i an Güne*in kararmas& (Resim 1.16) ve Ay’&n
kararmas& (Resim 1.17) d&r.
Dünya
Güne*
ay
lge
yar&gö
gölge
yar&gö
lge
Resim. 1.16
Güne*
lge
Dünya
yar&gö
ay
gölge
yar&gö
lge
Resim. 1.17
Güne*in al&nmas& Dünya’n&n Güne* ve Ay ile ayn& do'rultuda bulundu'u zaman olu*ur. Güne* Ay’&
&*&nland&r&r, Ay ise Dünya üzerinde gölge yapar. Ay’&n Dünya üzerinde yapm&* oldu'u gölgeden, Ay
görünmez. E'er Güne*, Dünya ve Ay ayn& do'rultuda bulunursalar, ne zaman ki Ay Dünya’n&n gölgesinde bulunur o zaman kendisi görünmez, olaya ise Ay’&n kararmas& denir.
Güne*’in ve Ay’&n karamas& gösterildi'i *ekillerde gölgenin ve yar&gölgenin k&s&mlar& net gösterilir.
Do'ada bu olaylar izlendi'i zaman ç&plak gözlerle (koruma araçs&z) izlenilmesi tavsiye edilmez.
110
Jüpiter’in uydusu
gölgenin ç&k&*&nda
Ik hz
M2
Karanl&k bir oda &*&nland&r&l&rsa, an&nda odadaki
cisimleri görece'iz. Bu ve daha çok say&da efektler
&*&'&n h&z& sonsuz oldu'u belirtisini verir. Olaf Remer
ad&nda Danmark’l& +zikçi (1676 y&l&nda) Jüpiter’i ve
onun etraf&nda dönen uydular&n& ara*t&rm&*. Remer
Jüpiter’in gölgesine giren uydunun, birinci defadan
ikinci defa gölgeye girme zaman&n& ölçmü*.
senka na Zemja – Dünya’n&n gölgesi
Dünya Güne* etraf&nda y&lda bir kez döner, Jüpiter
ise (çok uzak oldu'u için) Güne* etraf&nda 12 y&lda
bir kez döner.
J2
Dünya’n&n
gölgesi
S
Z2
M1
Z1
Dünya’n&n
gölgesi
J1
Jüpiter’in
gölgesi
Resim. 1.18
Dünya Jüpiter’den ne kadar uzakla*&rsa, Jüpiter’in uydusu gölgesinde daha uzun süre kald&'&n&
farketmi*tir (Resim 1.18). Remer Jüpiter’in uydusu Jüpiter’in gölgesindeki geç kalma zaman aral&'&n&
farketmi* ne zaman ki Dünya Z1 noktada (Jüpiter’e en yak&n) bulunur ve Z2 Dünya Jüpiter’den en uzak
bulundu'u noktad&r, Jüpiter uydusundan Dünya en uzak noktada bulunurken uydu gölgede yakla*&k
1000 saniye daha fazla bir süre kal&rm&*. Uydu gölgeden ç&kmak için geç kalma zaman& 300 000 000
km uzunlukta olan Dünya eklipsini (elips çap&) &*&'&n bu mesafeyi geçmek için gereken zaman oldu'unu
kararla*t&rm&*.
H&z& hesaplamak için bilinen formüllerden &*&'&n h&z& 300 000 km saniyede oldu'unu hesaplam&*t&r.
c I*&'&n h&z&n& hesaplamak için daha kesin hesaplama metotlar& uygularken &*&'&n h&z de'eri c = 299
792 km oldu'u bulunmu*. I*&'&n bu h&z& vakum içindir ve do'ada en büyük h&z d&r.
s
I*&'&n h&z& farkl& optiksel ortamlar için farkl&d&r.
Örnek:
Camdaki h&z c Elmastaki h&z c Sudaki h&z
c I*&'&n h&z& optiksel ortamda ne kadar küçükse optiksel ortam&n optiksel yo'unlu'u daha büyüktür
ve tersi.
Astronomide mesafeler &*&k y&l& ile ölçülür. Bir &*&k y&l& &*&'&n bir y&l süresi içinde geçece'i mesafe
dir her saniyede 300 000 kilometreyi geçerek. I*&k Güne*’ten Dünya’ya kadar mesafeyi 8,3 dakikada
geçer, en yak&n olan y&ld&zdan Dünya’ya kadar mesafeyi 4 y&lda geçer.
111
Cevaplayn ve çözün
1. “I*&k hayat kayna'&d&r” denmesi do'rumudur? Kendi güvencenizi ifade edin.
2. Fener ve duvar deneyini yap&n&z (Resim 1.19). Duvar ve
fener aras&nda cisim konulsun. Cisim gölgesinin büyüklü'ü onun
ve fenerin aras&ndaki mesafeye ba'l& oldu'unu ara*t&r&n.
3. Resim 1.20’de çukuru olan karton önünde mum bulunur
(Resim 1.20). Kartonlardan biri yer de'i*imi yapt&'& zaman ne
olacak? I*&k kayna'& karton bo*luklar&ndan görülebilinir mi?
4. I*&k kaynaklar& nedir?
5. I*&'&n enerjiyi olu*turdu'unu nas&l biliriz?
6. Optiksel ortam& kime deriz?
Resim. 1.19
7. I*&k demeti ve &*&k &*&n& nedir?
8. Resim 1.21’de ne gösterilmi*tir ve hangi özelli'e göre
&*&'&n yay&lmas& dayan&r? Bu *ekle ra'men &*&'&n do'rusal
yay&lmas&n& aç&klay&n.
Resim. 1.20
9. E'er Dünya ve Güne* aras& mesafe 150
milyon kilometre ise, &*&k ise saniyede 300 000
kilometre h&z& ile hareket eder, kaç saatte &*&k
Güne*’ten Dünya’ya hareket eder?
10. Demir ve ta* optiksel saydam ortamlar
m&d&rlar?
11. Ate* do'asal &*&k kayna'& olabilir mi?
12. Suyun berrak olmas&na ra'men büyük
deniz derinlikleri neden daima karanl&kt&r ?
Resim. 1.21
13. Güne* uzaydaki di'er y&ld&zlardan enerji
kabul eder mi?
14. Resim 1.22’de ne gösterilmi*tir?
15. Resim 1.23’te ne gösterilmi*tir?
Resim. 1.22
112
Resim. 1.23
In yansmas
Düzlem ayna
Karayollar&n kenarlar&nda ne farkedilir? Resim 2.1’e bakarak sütunlarda ne var aç&klans&n ve ne için uygulan&rlar.
Sütunlarda metal plaklar bulunur ve onlar üzerine &*&k
de'di'i zaman onlar görünür olurlar, bu da caddenin kenar&
manas&na gelir. Böyle “parlayan” plaklar veya *iritler
otomobillerin yan taraflar&nda, bisikletlerde, ö'renci
çantalar&nda ve benzer yerlerde vard&r. Bunlar bilinen
“kedigözleri” dirler.
Resim. 2.1
Parlayan plaklar &*&nland&klar& zaman karanl&kta etraftaki
cisimlerden daha *iddetli olarak parlarlar. I*&lt&n&n sebebi
onlara de'en &*&'&n onlardan yans&mas&ndan ötürü dür.
I*&'&n saç&lmas& olay&na yans&ma denir.
Baz& cisimler &*&'& tamamen emerler. Bu olaya absorbe
etme olay& denir. Baz& cisimler &*&'& b&rak&r, bu olaya
b&rakma olay& (transparens) denir (Resim 2.2).
Resim. 2.2
I*&'&n yans&mas& düzensiz düzlemden yap&l&rsa buna
da'&n&k (düzensiz) yans&ma denir (Resim 2.3).
Resim. 2.3
Düzlem ayna
Düzlem ayna, kendine dü*en &*&'& yans&tacak özelli'e sahip her güzel cilalanm&* düzlemdir, (metal,
cam veya duran su yüzeyi olsun).
Düzlem aynaya dü*en &*&n &*&nlar&, ondan belli kanun üzere yans&rlar.
Beyaz boyat&lm&* metal plak (‰ekil 2.4) al&ns&n ve dikey durumda b&rak&ls&n.
Onun üzerine küçük m&knat&slar yard&m&yla de'i*ik cisimler tutturulabilirler
(M harf&). Örnek, &*&k demeti yaymas& ayar& yap&lm&* bir cep lambas&, odun
prizmas&na yap&*&k duran düzlem aynaya dü*er, dü*en &*&n&n ile normalan&n
aç&s& ve yans&yan &*&n&n ile normalas&n&n aç&s& i*aret edilsin.
Bu aç&lar de'er olarak birbirine nas&ld&rlar? –
Ayn&d&rlar (Resim 2.5).
ž=£
Resim. 2.4
Deneyler dü*en &*&n, normale ve yans&yan &*&n ayn& düzlem üzere
yatt&klar&n& gösterir. Düzlem aynalarda &*&'&n yans&ma kanunu *öyledir:
Resim. 2.5
113
normal
dü*en aç&
dü*me aç&s&
ayna
yans&ma aç&s&
Düzlem aynaya düen k n ondan yansr öyleki düen
aç yansyan aç ’ya eittir. Düen n, aynann normalas
ve yansyan n ayn düzlemde bulunurlar (Resim 2.6).
yans&ma aç&s&
Bir cismi nas&l görece'iz? Resim 2.7’ye bak a) ve b). Ne
gibi anlam verirsin?
Resim. 2.6
Cisim görülecek e'er ki onun her noktas&ndan &*&k
&*&nlar& göze ula*acak. Gözde kabiliyet yoktur ki &*&k &*&n&
do'rudan ya da aynadan yans&yarak geldi'ini farketsin.
a)
b)
Resim. 2.7
Resim. 2.8
Düzlem aynada görüntü
Resim 2.8’de düzlem aynada görüntünün olu*mas&na bak&n&z. Her noktadan üçer &*&n *öyle al&nm&*t&r:
biri normalas&n&n yönünde hareket eder ve ayn& yönde geri yans&r di'er iki &*&n ise yans&ma kanunu
üzere yans&rlar.
Resim 2.9’de düzlem aynada görüntünün elde edilmesi gösterilmi*tir.
ayna
Herhalde kanaat getirdiniz ki düzlem aynada görüntüdür:
- cisim ile ayn& büyüklükte;
görüntü
- aynadan ayn& uzakl&kta bulunur cismin uzakl&'& kadar;
- cisme ters gelir daha do'rusu görüntünün sol taraf& cismin sa'
taraf&d&r;
Resim. 2.9
- ekranda dokunulamaz (&*&k &*&nlar& devamlar&n&n birle*mesi ile elde
edilir);
- ayn& kararlar resimler için geçerlidir
Resim 2.10 ve Resim 2.11.
Resim. 2.10
Resim. 2.11
Resim 2.10’da düzlem aynada insan
elinin görüntüsü gösterilmi*tir. Sol el sa'
gibi görünür. Bunun ayn&s& daha iyi tasdik
edilir. Resim 2.11’de çocuk (cisim) sa' elini
kald&rm&*, aynadaki çocukta (görüntü) sol el
kald&r&lm&* bulunur.
Düün ve cevapla
1. Düz aynada gösterilmi* resimlerden sadece biri do'rudur. Do'ru olan resmi bul.
a)
b)
c)
d)
Resim. 2.12
2. Resim 2.13’de a) ve b)’de yans&yan &*&k demetleri gösterilmi*tir, hangisinde düzlem aynas& söz
konusudur cevaplar m&s&n&z?
a)
b)
Resim. 2.13
3. Ay’&n kendi öz &*&'&n& yaymad&'&n& bilmemize ra'men neden onu görürüz ?
4. Resim 2.14’te So+ya ad&ndaki k&zca'&z masa üzerindeki düzlem aynadaki resme bakar. ‰ekilde
düzlem aynadan sandalyenin uzakl&'& (2m) ve So+ya’n&n uzakl&'& verilmi*tir.
So+ya ile sandalye görüntüsünün uzakl&'& kaç metredir?
5. Resim 2.15’te farkl& durumlarda bulunan üç ok gösterilmi*tir. Oklar&n görüntüleri (kendi defterlerinizde) ayr& ayr& çizilsin.
6. Resim 2.16’da (düzlem ayna yatay bir düzlemde dikey durumda gösterilmi*tir) düzlem aynada
cisim ve görüntü görülür. Bu olayda düzlem aynada yans&ma kanunun geçerli oldu'u ara*t&r&ls&n.
düzlem
ayna
Resim. 2.14
düzlem ayna
Resim. 2.15
Resim. 2.16
115
Küresel aynalar
Resim 3.1’de di* hekimlerin kuland&klar& ayna gösterilmi*tir.
Gördü'ünüz gibi bu aynan&n alan& e'iktir, görüntülerin de düzlem aynalarda oldu'u gibi özellikleri yoktur.
Herhangi küresel alan&n k&sm& olan aynalara küresel aynalar&
denir (Resim 3.2).
<ç k&sm& parlak olan aynalara, çukur veya konkav ayna denir.
Resim. 3.1
tümsek
yüzey
temel optiksel
eksen
R
C
çukur
yüzey
D&* k&sm& parlak olan aynalara tümsek veya konveks ayna denir.
Küresel aynalar& karakterize eden elementler (Resim 3.3):
- merkez nokta (kürenin merkezi C noktas&d&r, optiksel merkezi
denir);
T
- tepe (T) – aynan&n en uç noktas&n& olu*turur;
- temel optiksel ekseni – kürenin merkez noktas&n& ve tepe noktas&n&
(CT) birle*tiren do'ru;
- fokus (F) – aynaya paralel gelen &*&nlar&n yans&d&klar&ndan sonra
bulu*tuklar& nokta;
Resim. 3.2
- fokus uzakl&'& (f) – aynan&n tepe (T) ile fokus (F) noktalar&
aras& uzakl&k;
Düzlem aynalardaki yans&ma kanunu küresel aynalarda
geçerli midir? Evet. Küçücük k&s&mlarda küresel ayna düzlem ayna gibidir. Aradaki fark aynalar&n normalas&ndad&r,
düzlem aynan&n her noktas&nda normala paraleldir, küresel
aynan&n her noktas&ndaki normala fokus noktas&na veya odak
noktas&na yönlüdür.
Resim. 3.3
Denetleyin
çukur ayna
I*&k demeti çukur aynadan nas&l yans&r?
Verilen deneyi yapnz:
Resim. 3.4
116
Küçücük fener al&n&z (Resim 3.4) öyle ki lamban&n
&*&'& çukur aynadan yans&r ve paralel bir &*&k demeti elde
edilir.
Fenerin paralel &*&k demeti çukur aynaya yönlenir (Resim 3.5).
I*&k demeti genel optiksel eksen ile paraleldir. Bu yüzden &*&k &*&nlar&
aynadan yans&rlar ve o esnada bir noktadan geçerler, ayanan&n fokus
noktas& denen (Resim 3.6). Fokus (F) noktas& genel optiksel ekseninde
yatar (Resim 3.6). Fokus (F) noktas&ndan tepe (T) noktas&na kadar
uzakl&'a aynan&n fokus uzakl&'& denir. C noktas& ve T noktas& aras&
mesafe R dir ve küresel aynan&n yar&çap&n& olu*turur.
Resim. 3.5
Resim. 3.6
Resim. 3.7
Resim 3.7’de *ematik olarak paralel &*&k demetinin
yans&mas&n&n görünü*ü tümsek aynada nas&l oldu'u
gösterilmi*tir. Tümsek ayna, çukur aynadan farkl&, &*&k
&*&nlar&n& da'&t&r&r. ‰ekilden görüldü'ü gibi tümsek aynadan yans&yan &*&k &*&nlar&n& devam ettirsek bir F noktas&nda
bulu*tuklar& görülür bu noktaya fokus veya odak noktas&
denir.
Çukur ve tümsek aynalar&n fokuslar&n&n yerdurum fark&n& yapabilir misiniz?
Çukur aynan&n fokus noktas& &*&k &*&nlar&n&n yans&mas&ndan sonra bulu*tuklar& noktad&r, tümsek
aynalarda ise &*&k &*&nlar&n&n devamlar&n&n bulu*tuklar& noktad&r. Birncisinin fokus noktas& ekranda
tutulabilir ve reeldir; ikincisinin fokus noktas& ekranda tutulamaz ve hayald&r (imajiner).
Odaklama yard&m&yla Güne* enerjisini istifade etme.
Çukur aynalar paralel &*&k demetini bir noktada “toplarlar” ve
do'ada bir enerjiyi temsil etti'i için – &*&'&n topland&'& yerde (fokus
noktas&nda) ka'&t yapra'& b&rak&l&rsa yanarlar (Resim 3.8). S&cak
yerlerde Güne* &*&'&n& odaklamakla yemek haz&rlanmas&nda ayn&s&
kullan&labilir.
Güne*
sobas&
Bu yöntem ile s&v&lar yüksek s&cakl&'a kadar &s&t&labilir. Bu enerji
farkl& amaçlar için kullan&labilir, fakat teknoloji pahal&d&r fakat bunun iyi
zamanlar& henüz gelmek üzeredir. Güne* kurumayan bir enerji kayna'&d&r
ve “insan&n gelece'idir”.
Sizlere Arhimed’i ve onun uzak geçmi*te bir sava*ta kulland&'&
aynalaran& hat&rlatal&m.
Resim küresel aynalarda nas&l elde edilir?
ekran
çukur
ayna
Resim. 3.9
Resim. 3.8
Basit araçlar yard&m&yla Resim
3.9’da gösterildi'i gibi çukur
aynalarda hangi resimler elde edilir
ara*t&r&labilir.
Bir ray üzerine yerle*tirilmi*tir:
&*&k kayna'&, çukur ayna ve ekran.
117
I*&k kayna'&n& k&m&ldatmakla ekranda *idetli resim elde edilmesi u'ra*&l&r. Ekranda resmin nas&l
elde edilece'i ayna durumuna ve &*&k kayna'&na ba'l&d&r.
‰ematik olarak küresel aynalarda resimin elde edilmesini yapmak için, al&nan üç &*&'&n yans&mas&n&
bilmemiz gerekir (‰ekil 3.10), ve *öyledir:
Resim. 3.10
Resim. 3.11
1) çukur aynaya dü*en &*&n genel optiksel eksenle paraleldir, yans&madan sonra fokusdan geçer;
2) fokusdan geçen &*&n yans&madan sonra genel optiksel eksenle paraleldir;
3) aynan&n merkezinden C geçen &*&n yans&madan sonra ayn& yönde geri döner.
Çukur aynada görüntünün olu*mas& Resim 3.11’de gösterilmi*tir.
E'er R ile tepe (T) ve merkez (C) noktalar& mesafesini i*aret edersek o zaman:
2
2
Fokus uzakl (f) aynann bir ksm olan kürenin yarçapnn yarsna eittir.
Küresel aynalarda görüntünün olu*turulmas& için sadece ba*lang&çta an&lan temel iki &*&n yeterlidir. B
noktas&n&n görüntüsü belirlensin yeterli olacakt&r çünkü optiksel eksenden en uzakt&r. Düzlem aynalarda
oldu'u gibi cismin görüntüsü nas&l olu*tu'u anlamam&z küresel aynalarda da, bir noktan&n görüntüsü
nas&l olu*ursa yeterli olacakt&r. Bir noktan&n görüntüsünü elde etmek için o noktadan aynaya do'ru &*&k
&*&nlar&n gelmesi gerekir. Nas&l bir görüntü elde edece'imiz yans&madan sonra &*&nlar&n da'&lmas&na
ba'l&d&r.
Küresel aynann denklemi
Benzer üçgenlerden (A, B, T ve A1, B1, T1) ve
uygun oranlardan *u denkleme var&l&r:
1 1 1
a – cisim uzakl&'& aynaya kadar
b – görüntü uzakl&'& aynaya kadar
f – fokus uzakl&'&
118
Resim. 3.12
Tümsek aynada görüntü
Fokus noktas&na giden &*&n aynadan
yans&yarak optiksel eksenle paraleldir. Kürenin
merkezine giden &*&n yans&yarak ayn& yönde
geri döner.
Resim. 3.13
Resim. 3.14
Düün, cevapla ve çöz
1. Resim 3.15 teki resimlere bak ve cevapla:
- görüntüler büyüklük bak&m&ndan
farkl&d&rlar neden?
- ne tür aynalar için söz konusu olur?
2. E'er kav*ak geni* ve yeterli görünür de'ilse,
çukur aynalar de'il, tümsek aynalar yerle*tirilir
(Resim 3.16) neden?
a)
görüntü
b)
Resim. 3.15
3. Otomobil &*&klar&nda &*&k kayna'& nerede bulunur?
4. Okyanusun sakin yüzeyi hangi tür aynay& temsil eder,
kozmonotlar için mi?
5. Çukur aynan&n görüntü uzakl&'& hesaplans&n e'er fokus
uzakl&'& 3,5 santimetre ise, cisim ise tepe noktas&ndan 10,5
santimetre uzakl&kta durursa.
6. Yar&çap&n de'eri 40 santimetre ise küresel aynan&n fokus
uzakl&'& ne kadard&r?
Resim. 3.16
119
In krlmas
Resimde oldu'u gibi, hayat&n&zda öyle bir
durumda bulunman&z olmu*tur. Daha do'rusu,
otururken, ayaklar&n&z su dolu bir kab içinde,
bir &rmak ya da bir gölün kenar&nda ayaklar&n&z
suyun içinde olmu*tur (Resim 4.1). Yan&n&zda
bir bardak su olsun ya da me*rubat, bardak
içinde ka*&k bulunsun (Resim 4.2). Belli bir
aç&dan bakt&'&n&zda ayaklar&n&z ve ka*&k suya
dokundu'u k&s&mda nas&l görünürler.
Resim. 4.1
Resim. 4.2
Dikat etti'iniz gibi suya konulan ayaklar&n&z&n yeri ya da su ile dolu bardakta bulunan ka*&k k&r&lm&*
gibi görünürler.
Bununla ilgili birkaç deney yapal&m.
Deney 1: Resim 4.3 ve 4.4 gibi deneyler yap&n&z.
Güne* &*&nlar&
k&r&l&rlar
Ta* sanki burada
bulunur
Ta*
Resim. 4.3
Resim. 4.4
Resim 4.3’te camdan yap&l&
dörtgen arkas&nda el parma'& konuludur. Resimden görüldü'ü gibi
parmak sanki üç k&s&ma kesilmi*tir
(a'r&s& yoktur). Daha do'rusu,
bu görüntü camdan geçtiklerinde &*&k &*&nlar&n&n k&r&lmas&ndan
kaynaklanmaktad&r .
Resim 4.4’te suyun dibi oldu'undan daha derin gösterir. Bu deneyin ba*lang&c&nda kab bo*mu* ve
bunun dibinde ta* bulunur. E'er ayn& kab belli yüksekli'e kadar su miktar& ile doldurulursa kabdaki ta*
sanki önceki durumundan daha yüksek bir durumda bulunur gibi görünür. Kaba su kat&ld&'&ndan sonra
neler oldu? <lk durumda ta*tan yans&yan &*&nlar do'rudan göze gelirdiler, ikinci durumda ise &*&nlar
kendi yönlerini de'i*tirirler suyun etkisinden ötürü.
Tespit edelim:
normal
hava
dü*me
&*&n&
su
Resim. 4.5
120
k&r&lma
&*&n&
Lazer &*&'&n& su yüzeyine yönlendiririz.
I*&'&n havadan suya girmesi esnas&nda yönünü
de'i*tirdi'ini gözetliyoruz – her iki ortam&n
s&n&r&nda &*&k k&r&l&r (Resim 4.5). Suya geçen,
&*&na, k&r&lan &*&n denir.
Normal ile dü*en &*&n aras&ndaki aç&y&
ž gibi i*aret ederiz, k&r&lan &*&n ile normal
aras&ndaki aç&y& £ gibi i*aret ederiz.
Ne zaman ki &*&k, bir saydam ortamdan di'er saydam ortama geçer, her
iki ortam&n s&n&r&nda yay&lma yönünü de'i*tirir. Bu olaya &*&'&n k&r&lmas&
denir.
> I*&k nede k&r&l&r?
Farkl& saydam ortamlarda &*&k farkl& h&zlarla yay&l&r. Örnek: havadaki
&*&'&n h&z& (300.000 kilometre saniyede) sudaki &*&k h&z&ndan (225.000
kilometre saniyede) büyüktür. Diyelim ki, suyun optiksel yo'unlu'u var
ve havadan büyüktür.
hava
cam
(yo'un
optiksel
ortam)
&*&n normalden
k&r&l&r
Resim. 4.6
hava
90
Daha büyük hz – daha küçük optiksel younluk
Daha küçük hz – daha büyük optiksel younluk
&*&n
normalden
k&r&l&r
cam
Ne zaman ki &*&k optiksel yo'unlu'u büyük olan ortama
geçer k&r&lan &*&n normale yak&n olur c1>c2 (Resim 4.6).
Daha küçük optiksel yo'unlu'u olan ortama geçerse tersi
olur yani k&r&lan &*&n normalden uzakla*&r c1<c2 (Resim 4.6).
Resim. 4.7
E'er bir k&yaslama yaparsak otomobilin hareket etmesiyle,
asfalttan kuma geçer (Resim 4.7), o zaman sa' tekerlek hareketini azalt&r&r
otomobil de sa'a normale do'ru döner. Kumdan ç&k&nca sa' tekerlek ilk önce
h&z&n& ço'alt&r&r otomobil de sola dönerek normalden uzakla*&r.
E'er &*&k yüzey normalas& ile hareket ederse (Resim 4.8) o zaman
&*&k k&r&lmaz normal&n do'rultusunda kal&r. Resim 4.9’da &*&'&n k&r&lmas&
gösterilmi*tir.
Tüm an&lan deneylerden bir karar verilebilir ki n krlmas için
temel neden k hznn deimesidir.
Aratrmalar göstermiler ki, düme açnn ve krlma açnn oran
birinci ortamdaki n hz ikinci ortamdaki k hznn oran birbirine
eittir ve buna krlma sabitesi (indisi) denir.
hava
Resim. 4.8
dü*me
aç&s&
optiksel
yo'un
ortam
Resim. 4.9
E'er denklemde k&r&lma sabitesi için c1 vakumdaki &*&'&n h&z& ise buna mutlak k&r&lma sabitesi denir.
E'er c1 ve c2 iki optiksel farkl& ortam&n h&zlar& ise buna rölatif k&r&lma sabitesi denir.
Havaya k&yasen birkaç optiksel ortam&n &*&'&n rölatif k&r&lma sabiteleri Tablo T-1’de verilmi*tir.
Ortam
Su
Buz
Kvars
Rubin
Elmas
n-indis
1,33
1,31
1,5
1,76
2,42
Tablo T-1
121
Örnek 2: I*&'&n rölatif k&r&lma sabitesini hesaplayal&m *u ortamlarda: hava-su (n1); cam-hava (n2);
ve cam-su (n3).
km
km
km
; suda c = 225 000 s ; camda c = 200 000 s .
Ortamlardaki &*&k h&zlar&: havada c = 300 000
s
E'er verilen de'erler denklemlerde de'i*tirilirse k&r&lma sabitesini hesaplamak için, *u de'erler elde
edilir: n1 = 1,33; n2 = 0,67; n3 = 0,89.
Düün ve cevapla
1. Resim 4.10’da &*&k yay&lma yönünü nas&l de'i*tirecek e'er s&n&r bölgesine resimde gösterildi'i
gibi dü*erse.
2. I*&k, bir optiksel ortamdan ikinici bir optiksel ortama geçti'inde neden yay&lma yönünü
de'i*tirir?
3. Hangi olaylarda dü*me aç&s& k&r&lma aç&s&na
e*ittir.
4. I*&'&n k&r&lma sabitesi nedir?
5. I*&'&n h&z& suda 225 000 kilometre saniyededir,
elmas&n ise 1,24 · 108 metre saniyededir. I*&k
sudan elmasa giderse Rölatif k&r&lma sabitesi ne
Resim. 4.10
kadard&r ?
6. Resim 4.11’de gösterilen de'erleri cevapla:
a) I*&k hangi optiksel ortamdan hangi optiksel ortama geçer?
b) Neden &*&k &*&n& normalden k&r&lm&*t&r?
c) K&r&lma sabitesini hesapla.
Resim. 4.11
122
Mutlak yansma
Bilginin iletilmesi – televizyon, internet, telefon görü*meleri ve di'erleri için optiksel kablolar
kullan&l&r. Onlar ince cam k&llar&ndan olu*mu*lard&r, onlardan &*&k sinyalleri geçer. Bildi'imiz gibi &*&k
do'rusal yay&lmaktad&r. O zaman &*&nlar k&lc&klardan nas&l geçerler, ço'u yerde de büküktürler, onlar&n
e'ik olmas& &*&nlar& etkilemez mi? Bu soruyu cevaplamak için, mutlak yans&may& ö'renmemiz gerekir.
Mutlak yansma nedir?
Deney 1: Optiksel çemberin merkezinde cam plak& yerle*tiririz. I*&k &*&nlar&n& çemberin merkezine yönlendiririz (Resim 5.1). Cam-hava s&n&r&nda &*&nlar&n yans&mas& ve k&r&lmas& olaylar&n& gözetliyoruz. K&r&lan &*&n norlamden uzakla*&r, çünkü havan&n daha küçük optiksel yo'unlu'u vard&r.
a)
b)
c)
d)
cam
Resim. 5.1
Dü*me aç&s&n&n ço'almas&yla, k&r&lan &*&n her iki ortam&n s&n&r&na do'ru yakla*&yor (Resim 5.1 a) ve
b). Belli dü*me aç&da, s&n&r aç&s& denen, k&r&lan &*&n her iki ortam&n s&n&r&nda kaymaktad&r (Resim 5.1 c).
E'er dü*me aç&s&n& ço'alt&rsak, &*&k tamamen cam-hava s&n&r&ndan yans&yacak (Resim 5.1 d) – buna
mutlak yans&ma denir veya tamamen içsel yans&ma denir.
In yaylmas optiksel younluu büyük olan ortamdan optiksel younluu küçük olan
ortamn snrndan tamamen yansma olayna, mutlak yansma denir.
Her iki ortam&n s&n&r&nda k&r&lan &*&k kaymas&na sebep
eden dü*me aç&ya s&n&r aç&s& denir. Bu aç&ya optiksel çok
yo'un olan ortamdan optiksel az yo'un olan ortama dü*me
aç&s&d&r deriz fakat k&r&lma aç&s& 90° de'erindedir. Farkl&
malzemelerin s&n&r aç&s& farkl&d&r.
Örnek ortamlar&n s&n&r aç&lar& hava-su 49°; hava-cam
42°; hava-elmas 24°. Resim 5.1’deki deneyin *ematik
olarak gösterilmesi Resim 5.2’de dir.
Mutlak yans&mada &*&k &*&nlar&n yans&mas& için düzlem
aynalardaki yans&ma kanunu geçerlidir.
hava
%&'
su
kaynak
Resim. 5.2
123
Deney 2:
Lazerin &*&k &*&nlar& suyla dolu akvaryuma yönlendirin
(Resim 5.3) ve tamamen içsel yans&man&n su-hava s&n&r&nda nas&l
geli*ti'ini gözetleyin. Deney gerçekle*irken yöntemi Deney
1’de oldu'u gibi tekrarlay&n. Daha do'rusu, &*&'&n dü*me aç&s&n&
&*&k demetinin s&n&r yüzeyinden geri dönmesine kadar sürekli
de'i*tirin.
Resim. 5.3
Deney 3:
Saydam kab&n üst yüzeyine kadar su doldurun. Kab&n
arka k&sm&nda yanan bir mum yerle*tirin, suyun yüzeyinden
daha alçak bir yükseklikte bulunsun (Resim 5.4). Kab&n kar*&
taraf&ndaki suyun yüzeyinden daha alçak bir yükseklikteki bir
aç&dan yanan mumu gözetleyiniz.
Mumun &*&'& su-hava s&n&r yüzeyine geldi'i zaman k&r&lacak
yerde &*&nlar yans&r ve mumun görüntüsünü düzlem aynalarda
Resim. 5.4
oldu'u gibi görürüz.
Bu olay nerede istifade edilmitir?
Optiksel prizma
Dürbünlerde ve optiksel araçlarda &*&'&n yay&lma
yönünü de'i*tirmek için, optiksel prizmada mutlak
yans&ma olay& istifade edilmi*tir (Resim 5.5). Resima)
b)
den görüyoruz ki, &*&k &*&n& bir k&sma 90° aç& üzere
Resim. 5.5
dü*er ve k&r&lmaz, di'er bir k&sma 45° aç& üzere dü*er
ve mutlak olarak yans&r çünkü s&n&r aç&s& cam-hava
42° dir. Ayn& aç& üzere di'er tarafa dü*er ve prizmadan k&r&lmadan ç&k&verir. Resim 5.5 b)’de bu olay
dürbünlerde nas&ld&r gösterilmi*tir.
Elmas hakknda
Elmas (Resim 5.6) optiksel yo'un olan bir malzemedir. Tamamen içsel yans&ma s&n&r aç&s& (mutlak
yans&ma) kendisinin ve havan&n 24° dir. Elmas suda konulursa s&n&r aç&s& (Resim 5.7) 33° olur. Kendisinin k&r&l&ma aç&s&n&n de'eri küçük oldu'u için elmasa dü*en &*&k &*&nlar&n ço'u elmas&n alt k&sm&ndan
s&n&r
dü*en
tamamen yans&r, yukar&ya do'ru döner ve tekrar
aç&s&
&*&n
elmastan ç&k&veririler. Bu yüzden elmas&n parlayan parlakl&'& vard&r.
Optiksel kl
Optiksel k&llar çok incedirler (insan saç& kadar).
I*&k onlardan geçerken çok say&da tamamen içsel
yans&maya (mutlak yans&ma) u'rar ve iç k&sm&nda
yay&l&r (Resim 5.8). Bu resmin a) *eklinde optiksel k&lda &*&k &*&n&n hareketi gösterilmi*tir.
Resim. 5.6
#
Resim. 5.7
Resim 5.8 b)’de ise optiksel k&l demeti gösterilmi*tir. Optiksel
k&llar çok say&da gruplan&rlar ve böylece optiksel kablo elde edilir
(Resim 5.9).
Optiksel kablolar&n di'er metal iletkenli kablolara göre çok
say&da öncüllükleri var. Bilginin ta*&nmas& esnas&nda daha büyük
h&z sa'larlar ve d&* etkenlere daha dayan&kl&d&rlar. Optiksel kablolar
sesin ta*&nmas&, k&sa mesafelerde resimin ta*&nmas& (iki kom*u
bilgisayar aras&), resimlerin yüzlerce kilometre uzaklara ta*&nmas&
için kullan&l&rlar.
Optiksel k&llar video malzemesinin ve verilerin kaliteli
ta*&nmalar&n& sa'larlar. Telefonculukta kullan&l&rlar, nerede sesin
elektriksel sinyallere dönü*mesi yap&l&r, onlar da &*&k sinyallere
dönü*ür ve optiksel k&llarda hareket ederler.
Optiksel k&llar t&pta da kullan&l&r. Onlar&n yard&m& ile insan
organizmas&n&n iç k&s&mlar& gözetlenir (mide, ba'&rsaklar ve say&).
endoskop
Resim. 5.10
a)
b
Resim. 5.8
Resim. 5.9
<çsel organlar& gözetlemek için kullan&lan araca
(optiksel kablolar& kullanan) endoskop (Resim 5.10).
Endoskop ince optiksel kablosu ve ucuna kablo
ba'lanan bir araçt&r. Kablo a'&zdan geçirilerek (Resim
5.11) sindirim borusuna veya middeye ula*&r.
Optiksel kabloya ba'l& olan kamera içsel organlar&n
resimlerini gönderir ve onlar&n durumlar& görülebilir.
Resim. 5.11
Fatamorgan
Yaz ay&nda, s&cak oldu'u zaman ve rüzgâr esmedi'i zaman, asfalt
malzemesinden yap&lan yol uzaktan ya* gibi görünür (Resim 5.12),
o uzakl&'a ula*&ld&'& zaman orada nemin olmad&'& görünür. Bu olay
&*&k &*&nlar&n&n havan&n farkl& yo'unlu katmanlar&ndan geçti'i zaman
Resim. 5.12
olu*mas&ndan kaynaklan&r ve buna fatamorgan denir.
Mutlak yans&ma ise havan&n topra'a en yak&n olan katman&nda olu*ur ve uzaktan yolda su varm&*
gibi gösterilir.
Mutlak yans&man&n yüzünden &*&k havan&n fakl& yo'unluklu katmanlar&n&
geçerken baz& *artlar alt&nda Güne*’in durumu için yanl&* bir durum elde edebiliriz
(Resim 5.13).
Mutlak yans&ma olay& daha s&cak
bölgelerde daha tan&d&kt&r ve daha s&k
rastlan&r. Orada yorgun görünen yolcular ve
susad&klar&ndan dolay& yak&nlarda bir gölün
oldu'u *eklinde yanl&* bir hisse kap&l&rlar
(Resim 5.14). Bu olaydan dolay& ismini de
fatamorgan (yalanc& çe*me) olarak alm&*t&r.
Resim. 5.13
Resim. 5.14
125
Toprak üzerinde yüksek s&cakl&ktan dolay& ince hava katman& olu*ur ki bu yo'un de'ildir, cam
plak&n iç k&sm& gibi etki eder ve &*&'& yans&t&r. I*&k havan&n mavimser rengi alt&nda o katmandan tamamen yans&r ve bize toprak üzerinde su oldu'u gibi gözükür.
Düün ve çöz
Resim. 5.15
Resim. 5.16
1. Resim 5.15’de optiksel yo'un ortamdan optiksel yo'un
olmayan ortama geçen &*&k &*&nlar& gösterilmi*tir. I*&nlardan
baz&lar& k&r&lmaz, baz&lar& k&r&l&rlar, baz&lar& ise ayn& ortama
yans&rlar. Hangi olay söz konusudur?
2. Resim 5.16’daki gösterilen olay& aç&kla.
3. Mutlak yans&may& aç&klay&n ve aç&klama esans&nda
birkaç örnek al&n.
4. Mutlak yans&man&n s&n&r aç&s& neyi olu*turur?
5. I*&k &*&n& ile normala aras&ndaki dü*me aç&s&na ne denir e'er ki k&r&lma aç&s& 90o ise?
6. Optiksel prizmaya dü*en bir &*&n&n ve o esnada olu*aca'& olaylar hakk&nda defterinizde resimler
çiziniz.
7. Pencere camlar&ndan güne* &*&nlar&n&n mutlak yans&mas& neden görünmez?
8. Resim 5.18’de üç &*&k &*&nlar&ndan hangisi tamamen içsel yans&yacakt&r? Mutlak yans&man&n s&n&r
aç&s& su-hava s&n&r&nda 49° dir.
Resim. 5.17
9. Optiksel k&lda mutlak yans&ma nas&l olu*ur?
10. Resim 5.19’da üç kenarl& prizma gösterilmi*tir ve ona dü*en
&*&k &*&n&. Prizma içindeki &*&k &*&n&n izi hakk&nda defterinizde resim
çizin. Dü*en &*&k &*&n& ile ç&kan &*&k &*&n& aras&ndaki aç& ne kadard&r?
11. Optiksel yo'un olmayan ortamdan optiksel yo'un olan ortama
&*&k geçerken mutlak yans&ma neden olu*maz?
12. Resim 5.20’de s&n&r yüzeyine dü*en 4 &*&k &*&n& resimde oldu'u
gibi gösterilmi*tir. Cam-hava ortam& için s&n&r aç&s& 42º dir. Tüm 4 &*&k &*&nlardan hangisi tamamen içsel
yans&yacakt&r? (a) 1; b) 2; c) 3; d) 4.
13. Hangi olayda dü*me aç&s& ve k&r&lma aç&s& e*ittir?
hava
hava
su
cam
Resim. 5.18
126
Resim. 5.19
hava
cam
Resim. 5.20
Beyaz n ayrlmas
Dispersiyon (dalma)
Güne*’in beyaz &*&'& basit gibi görünür, fakat (do'ada baz& olaylar& gözetlerken – gökku*a'&) o bile*ik
ve çok renkten olu*mu*tur.
Aratralm
Beyaz Güne* &*&'&n& optiksel prizmaya yönlendirdi'imiz zaman
(Resim 6.1). Prizmada çok renklere ayr&ld&'&n& görürüz.
Resim. 6.1
Optiksel prizmadan geçen &*&'&n çok renklere ayr&lmas&na dispersiyon (dalma) denir.
Bu ayr&lma esnas&nda elde edilen renklere renkler spektrumu (tayf) denir ve *öyle s&ralan&rlar:
k&rm&z&, portokal rengi, sar&, ye*il, mavi, kapan&k mavi ve mor. Farketti'imiz gibi spektrum renkleri
aras&nda *iddetli s&n&r yoktur, onlar birbirlerine dökülürler.
Beyaz n krlmasndan sonra renkler spektrumu gibi görünmesi olayna beyaz n
dalmas veya dispersiyonu denir.
E'er spektrum renkleri (Resim 6.2) bir noktaya odaklan&rsa
tekrar beyaz &*&k elde edilir.
Farkl renkli komponentlerden oluan a polihroma
denir.
Resim. 6.2
Resim 6.3’teki deneyi yapal&m. Beyaz &*&'&n spektrumunda karanl&k ekran yard&m&yla küçük bir
bo*luktan bir &*&n ayr&l&r, bu olayda k&rm&z& renkte di'er bir prizmaya dü*mesi b&rak&l&r ve prizmadan
k&r&lmas& görülür, hâlbuki ba*ka renklere ayr&lmaz. Bu &*&k basit veya monokromatik k olarak adland&r&l&r.
Monokromatik &*&k özel spektrum
+ltreler ile elde edilir. (Resim 6.4).
Resim. 6.3
Resim. 6.4
Beyaz &*&'&n ayr&lma nedeni nedir?
Bu soruya cevap vermek için Resim 6.5’teki deneyi yapal&m.
Prizmaya k&rm&z& ve mavi renkte iki &*&k &*&n& gönderelim. I*&nlar
prizman&n giri*inde ayr&l&rlar k&rm&z& &*&n daha az k&r&larak, mavi &*&n
ise daha fazla k&r&l&r. Demek ki ayr&lmas&n&n temel sebebi renkler
spektrumunda farkl& k&r&lma sabitelerinden kaynaklan&r.
Bu demektir ki beyaz &*&'&n ayr&lmas& prizmadan k&r&l&nca tüm
renklerin farkl& k&r&lma sabiteleri oldu'u için biribirleriden ayr&l&rlar.
Resim. 6.5
127
K&r&lma sabitesi (n = c1/c2) havada ve prizmadaki h&zlar&n oran&na ba'l& oldu'u için, havadaki spektral
renklerin h&z& (c1) ayn&d&r, optiksel prizmadaki renklerin h&z& (c2) fakl&d&r bundan dolay& bunar&n k&r&lma
sabiteleri de fakl& olacakt&r. Önceki örnekte k&rm&z& &*&n&n h&z& cam ortam&nda mavi &*&n&n h&z&ndan daha
büyüktür, bundan dolay& k&rm&z& &*&n&n daha küçük k&r&lma sabitesi , mavi &*&n&n ise daha büyük k&r&lma
sabitesi vard&r.
Her rengin farkl& k&r&lma sabitesinden dolay&, beyaz &*&'& k&r&ld&ktan sonra renkler spektrumuna
ayr&lmas& nedendir.
Resim. 6.6
Spektrum analizi nedir?
E'er prizmaya k&zg&n gazlardan elde edilen &*&nlar gönderilirse (örnek: Helyum veya Neon)
&*&k ayr&lacakt&r, spektrum ba*ka bir görünü* alacakt&r (Resim 6.6 2, 3, 4).
1 say&s& ile i*ret edilen spektrum sürekli spektrum dur ve k&zg&n cisimden elde edilmi*tir. 2, 3, 4 s&ra
numaralar& ile spektrumlara çizgisel spektrumlar denir. Bu spektrumlarda az veya çok net spektrum
çizgileri belli yerde bulunan her kimyasal elementi için fakl& görünür. Bu resimlerde Hidrojen, Helyum
ve Neon’un çizgisel spektrumlar& verilmi*tir.
Nas&l ki parmak uçlar& ayn& olan iki insan bulunmaz, ayn& s&ralanm&* spektrum çizgileri içinde bulunan iki çizgisel spektrum da bulunmaz. Bu spektrumlar yard&m&yla herhangi bir elementin var oldu'u
hatta miligraml&k bir suptans&n milyonluk bir k&sm&nda.
Böylece Analitik Kimya’da yeni bir bölüm olu*mu*tur ve ona spektrum analizi denir.
Bu analizdeki kullan&lan ölçü arac&na spektrometre denir.
Gökkua
Yüzy&llar boyunca gökku*a'&n&n olu*ma
olay&n& aç&klayamad&klar& için insanlar&n
kafalar& kar&*m&*t&r. Güne*’li bir günde herhangi bir ça'layan&n yak&n&nda gökku*a'&
görünür.
Resim. 6.7
Gökku*a'& ayn& zamanda bir insan arkas&n& Güne*’e çevirmi* ve su akan bir hortumundan ufac&k su
damlalar& yaparsa, gökku*a'& renkleri görülür.
Gökku*a'& &*&'&n küçücük su damlalardan k&r&larak olu*mas& kaynaklan&r. Demek ki, gökku*a'&n
olu*mas& güne* &*&nlar& havada uçu*an küçücük su damlalar& &*&nlar.
128
Karanl&k bulutlarla örtülü olan havada gözetleyicinin arkas&nda
Güne* kald&'&nda, bulutlar ise küçük damlalar ya'd&rd&'&nda bu
olay ya'murdan sonra olu*ur.
Uygun *artlar alt&nda bazan çift gökku*a'& görülebilir (Resim
6.8):
- temel, k&rm&z& renk yay&n d&* k&sm&nda bulunur
- yard&mc&, k&rm&z& renk yay&n iç k&sm&nda bulunur,
Resim. 6.8
Gök ku*a'&nda dispersiyon (da'&lma) nas&l olu*ur?
Güne* &*&n& ya'mur damlar&ndan geçerken, damla giri*inde
k&r&l&r, ondan sonra tamamen damlan&n arka k&sm&ndan yans&r
(Resim 6.9 – o esnada ayr&l&r) ve tekrar ç&k&*ta k&r&l&r. Her damla
birer prizma gibi davran&r ve spektrum renkleri elde edilir. Damlalardan ç&karken k&rm&z&s& 42o aç& üzere dü*me güne* &*&n&n
yönüne do'ru ç&kar, moru ise 40o aç& üzere ç&kar. Di'er renkler
s&rayla bu aç&lar aras&nda bulunur.
I*&k küçücük damlardan gözetleyen ki*inin gözüne do'ru gelir
o da gökku*a'&n& spektrum renkleri gibi ortamda bulunduklar&
görür.
beyaz k
krlma
mutlak
yansma
su damlas
krlma
Resim. 6.9
Dü*ün ve cevapla
1. Güne* &*&n&n spektrum renkleri nas&ld&r, k&zg&n gazlar&n ise nas&ld&r?
2. Resim 6.10’da ayn& anda iki gökku*a'& olay& gösterilmi*tir a) ve b). Hangisi temeldir, hangisi ise
yard&mc&d&r?
3. Güne* &*&'&n&n spektrum renklerinden hangisi en fazla
k&r&l&r, hangisi ise en az k&r&l&r?
4. Optiksel prizmada beyaz &*&'&n ayr&lma sebebi nedir?
a)
b)
5. Monokromatik &*&k kime denir?
6. Spektrum analizi nedir?
Resim. 6.10
129
Mercekler
Resim. 7.2
Resim. 7.1
Mercekleri görmü*sünüzdür, belki de onlar&
kulland&n&z ufac&k cisimleri büyütmek için, (Resim
7.1) siz veya arkada*lar&n&z gözlüklerin koreksiyonu
için kullanm&*s&n&zd&r (Resim 7.2).
Optik mercek neyi olu*turur?
Ne kadar optik mercek türleri var ve onlar&
nas&l tan&r&z?
Küresel yüzeylerin ksmlar olan her iki taraf
eik yüzeyli olan saydam geometrik cisme optik
mercei denir.
Resim. 7.3
Orta k&s&mlar& daha kal&n olan, uclar& ise ince
olan merceklere toplayc veya ince mercekler denir
(Resim 7.3).
Orta k&s&mlar& ince olan, uclar& ise kal&n olan merceklere datc veya kaln mercekler denir (Resim 7.4).
Resim 7.5 ve 7.6’da toplay&c& ve da'&t&c& mercekler
*ematik gösterilmi*tirler.
Resim. 7.4
Toplay&c& merceklerin kürelerinin merkezleri O1 ve O2 noktalar&ndad&r, kesi*tikleri yer
merce'i olu*turur, da'&t&c& merceklerde (resim
7.6) ise küreleri kesi*mez fakat birbirine yak&n
olurlar.
Resim. 7.5
Resim. 7.6
Merceklerden &*&k geçerken iki kez k&r&l&r. K&r&lmalar&ndan ötürü merceklerin ç&k&*&nda &*&k &*&nlar& yönlerini de'i*tirirler.
Toplay&c& ve da'&t&c& merceklerdeki fark&, paralel &*&k demetin toplay&c&
merceklerden (Resim 7.7) ve da'&t&c& merceklerden (Resim 7.8) geçerek
gözetleyelim.
Resim. 7.7
Resimlerden ne farkedilir?
Toplay&c& mercekler paralel &*&k demetini bir esas noktada toplar ve buna
fokus denir, da'&t&c& mercekler ise &*&k demetini da'&t&r&r ve da'&lan &*&nlar
sanki bir noktadan gelirler görünür o noktaya hayali (imajiner) fokus denir.
Resimlerden görüyoruz toplay&c& merceklerde fokus noktas&nda reel
&*&k &*&nlar& kesi*ir, da'&t&c& merceklerin fokusunda ise da'&lan &*&k &*&nlar&n
devamlar& kesi*irler.
130
Resim. 7.8
Resim 7.9 ve 7.10’da kullan&lan mercekler türleri gösterilmi*tir, ayn& zamanda
onlar&n *ematik olarak toplay&c& ve da'&t&c&
merceklerin i*aretleri gösterilmi*tir. Bu
i*retler ileride görüntülerin olu*turulmas&nda
kullan&lacaklar.
Resim. 7.9 (Toplay&c& mercek)
Resim. 7.10 (Da'&t&c& mercek)
Merceklerin özellikli elementleri:
Kürelerin merkezlerini ba'layan do'ruya optiksel eksen
denir ve s&n&r bölgesine normal gelir, merce'in olu*tu'u
kürelerin merkezleri (O1, O2) noktalar&ndad&r (Resim 7.11).
C noktas& optiksel merkezdir.
t fokus uzakl&'&d&r (fokus ile optiksel merkez uzakl&'&).
Resim. 7.11
Merceklerin iddeti
I*&k &*&nlar&n& daha *iddetli k&ran merce'in daha k&sa fokus uzakl&'&
var (Resim 7.12), &*&k &*&nlar&n& daha zay&f k&ran merce'in (Resim 7.13)
1
daha uzun fokus uzakl&'& var: J =
f
Resim 7.14’te gösterilen deney yard&m&yla en basit olarak toplay&c&
merce'in *iddeti fokus uzakl&'&n (f) ölçülmesiyle belirlenir.
Resim. 7.12
Fokus uzakl merceklerde n krlmas iddet birimidir.
Mercein iddeti (J) fokus uzaklna ters orantldr.
E'er fokus uzakl&'&na birim olarak 1 metre (1 m) verirsek optiksel
mercek *iddeti için birim 1 diopter (1 D) elde ederiz.
E'er f = 0,5 m; J = 2 D, da'&t&c& merceklerde f = -0,5 m; J = -2 D.
Resim. 7.13
Toplayc merceklerde mercek iddeti “+” iretlidir, datc merceklerde ise “-” iretlidir.
Fokus uzakl&'& (f) bir toplay&c& merce'in *öyle bir deney ile belirlenir.
Deney:
Gereken araçlar: toplay&c& mercek, paralel &*&k
demeti ve ekran (kâ'&t yapra'&).
Güne* &*&nlara normal gelecek *ekilde kâ'&t
yapra'&na paralel gelecek *ekilde elimizle
toplay&c& merce'i tutar&z.
Çizgeç yard&m& ile fokus ile mercek aras&ndaki
mesafeyi ölçeriz.
Resim. 7.14
131
Optiksel merceklerde görüntünün olumas
paralel
&*&n
Resim. 7.15
merkez
&*&n
Görüntünün olu*mas& için temel &*&k &*&nlar&
Resim. 7.16
Merceklerde görüntüyü olu*turmak için cismin bir
noktas&ndan gelen temel &*&nlar& bilmemiz gerekir. Bu amaç
için iki temel &*&n& bilmemiz gerekir ki onlar&n yard&m& ile
görüntüyü olu*tururuz, onlar da:
1. Paralel &*&n – merce'in temel optiksel eksenine paralel
gelen &*&nd&r. K&r&lma esans&nda bu &*&n mercek fokusundan
geçer (Resim 7.15).
2. Merkez &*&n – merce'in merkezinden geçen &*&nd&r.
Merkez &*&n mercekten k&r&lmadan geçer (Resim 7.16).
Reel görüntü
reel ters ve
küçülmü*
görüntü
Resim. 7.17
reel ters ve
büyütülmü*
görüntü
<lk önce cismin görüntüsü gözetlenir, dn uzakl&kta
bulunan cisim mercekten çok uzakta bulunur daha
do'rusu merce'in 2f uzakl&'&ndan daha uzakt&r. Cisim
A noktas&nda bulunur ve ondan paralel &*&n (1) çizilir ve
merkez &*&n (2) çizilir (Resim 7.17), I*&k &*&nlar& mercekten
geçtikleri zaman, merce'in arka k&sm&nda A1 noktas&nda
kesi*irler. A1 noktas&n&n A noktas&n&n görüntüsüdür. Böylece cismin her noktas& için bu *ekilde görüntü olu*turulur
böylece cismin tüm görüntüsü olu*turulur. Resim 7.17’de
görüntü boyu küçük ve terstir. Görüntü ekranda oldu'u
için reeldir.
Cisim “fokus ve çift fokus aras&nda” konulursa (Resim
7.18) görüntü tekrar olu*turulursa ayn& &*&nlar yard&m&
ile: görüntü boyu büyük, ters ve reeldir çünkü &*&nlar&n
kesi*ti'i yerde olu*ur, onlarda mercekten geçerler.
Resim. 7.18
Reel görüntüyü gözetleme
Resim. 7.19
Deneysel olarak görüntü ekranda
bulunabilir mi görelim, Toplay&c&
mercek mum ile karton yapra'&
aras&nda bulunsun (ekran). Ekranda
ters ve mumun reel görüntüsü bulunur (Resim 7.19).
Merce'i k&m&ldat&n. Merce'in baz& durumlar&nda görüntü *iddetlidir. O esnada, ekran tam yerinde
bulunur, görüntünün oldu'u yerde (Resim 7.19 her iki olayda k&yaslans&n).
Ekran farkl& bir yerde bulunursa görüntü bulan&k görünür. Ekranda görüntünün *iddetli olarak
bulunmas&na odaklama denir.
132
Reel olmayan görüntü – Büyüteç
Cisim mercek ile fokus aras&nda bulunsun (Resim 7.20).
Temel &*&nlar&n izleri devam edilir (1 ve 2). I*&nlar A noktas&ndan
gönderilir, mercekte k&r&l&r ve eksen ile paralel giden &*&n (1)
merce'in fokusundan geçer. Merkez &*&n (2) merce'in merkezinden geçer ve k&r&lmaz. I*&nlar k&r&lmadan sonra da'&l&rlar bir
yerde kesi*mezler. E'er &*&nlara ters yönde devam ettirtsek
devam&nda A1 noktas&nda kesi*irler ve o noktada A noktas&n&n
görüntüsü olu*ur. Bu cismin her noktas& için tekrarlan&rsa cismin
tam görüntüsü olu*turulur. Resim 7.20’de görüldü'ü gibi görüntü
diktir, büyütülmü* ve reel de'ildir. Görüntü reel de'ildir çünkü
&*&k &*&nlar&n devamlar&n&n kesi*mesiyle elde edilir ve ekranda
olmad&'& içindir.
Yukar&da aç&kland&'& gibi büyüteç çal&*&yor.
reel olmayan
dik ve
büyütülmü*
görüntü
Resim. 7.20
Büyüteç ile aç&k görüntü nas&l elde edilir? Büyütecin cisimden
yak&nla*t&r&lmas& ve uzakla*t&r&lmas& ile. Dikkat etti'iniz gibi cisim
büyüteçte fokus ile mercek aras&nda bulunmal&d&r. Bu yüzden o
diktir, büyütülmü* ve imajiner (gerçek de'ildir).
Büyüteçte büyütme (U) görüntü boyu ile cisim boyu oran&d&r:
Resim. 7.21
Resim. 7.22
L – görüntü boyu büyüklü'ü; P – cismin boy büyüklü'ü.
Dü*ününüz, hangi büyüteç görüntüyü daha fazla büyütecek: daha küçük
ya da daha büyük fokus uzakl&'& (f) olan&n? – Fokus uzakl&'& daha küçük olan
büyüteç. O optiksel merce'in *iddeti nas&ld&r? – Daha büyüktür.
Büyüteç yard&m& ile 10 ila 12 kez büyütme yap&labilir.
Büyüteci s&k kullananlar: saatçiler, doktorlar, posta pulcular& (+latelistler) v.s.
Datc mercekte görüntünün olumas
Bu olayda, öncekinde oldu'u gibi, görüntünün olu*mas&
için iki &*&n gerekir. Resim 7.23’te oldu'u gibi görüntü
gerçek &*&nlar&n kesi*mesinde olu*maz, fakat onlar&n
devam&nda. Bu yüzden da'&t&c& merceklerde görüntü her
zaman imajiner (gerçek de'ildir), dik ve küçültülmü*tür
Resim. 7.23
ve cismin nerede bulunaca'& pek mühim de'ildir.
Fokus uzakl&'&, cisim uzakl&'& (a) ve görüntü uzakl&'& (b) aralar&nda *öyle bir ba'lant& vard&r:
1 1 1
Bu optiksel merce'in denklemidir. Da'&t&c& mercekler için ayn& denklem geçerlidir ve cisim uzakl&'&
(a > 0) pozitiftir, fokus uzakl&'& (f < 0) ve görüntü uzakl&'& (b < 0) negatiftirler.
133
Örnek: Toplay&c& mercek önünde fokus uzakl&'& 30 cm olan cisim 80 cm uzakl&kta bulunur. Görüntü
nerede bulunu?
De'erler: a = 0,8 m; f = 0,3 m; b = ?
1 1 1
, b = 0,48 m uzakl&kta bulunur.
Çözüm:
Deneyin, cevaplayn ve çözün
1. Toplay&c& merce'in fokus uzakl&'&n& belirtmek için ne gerekir?
2. Hangi merce'in fokus uzakl&'& daha büyüktür: kal&n veya ince? ‰ekil yap.
3. Fokus uzakl&'& 6 cm ise, toplay&c& merce'in *iddeti ne kadard&r?
4. Merce'in *iddeti J= 0,5 D ise fokus uzakl&'& hesaplans&n.
5. Resim 7.24’teki a) ve b) k&yaslans&n ve hangi merce'in
*iddeti büyüktür gösterilsin.
6. Parça buz ile kâ'&t nas&l yak&labilir?
7. Hangi görüntüler ekranda bulunurlar?
8. Görüntü ile e*it olsun diye cisim toplay&c& mercekte hangi
a)
durumda bulunmal&d&r?
9. Cisim mercek ile fokus aras&nda oldu'u zaman, toplay&c&
mercekte görüntü nas&ld&r?
10. Toplay&c& merce'in 4D (diyoptri) i*areti vard&r. Cismi
hangi uzakl&kta yerle*tirecektir ekranda aç&k resim elde etmek
b)
için, ekran mercekten 150 cm bulunur?
11. Toplay&c& merce'in fokus uzakl&'& 2,5 cm dir. Cismin
boyu
2 cm olan mercekten 4,5 cm uzakl&kta bulunarak çiziniz.
Resim. 7.24
Görüntünün boy de'eri ne kadard&r?
12. Resim 7.25’teki a, b, c, d resimlerde hangi tür mercekler
söz konusudur?
13. Resim 7.26’da toplay&c& mercekte görüntünün olu*mas&
gösterilmi*tir. Büyüklüklerini k&yaslayarak her iki olay için
gra+ksel çizim yap.
a)
b)
14. Büyüteçte en büyük büyültme ne kadard&r?
c)
d)
Resim. 7.25
Resim. 7.26
nsan gözü optiksel araç gibi
Göz hisli doasal optiksel araçtr.
Onsuz d&* dünyada neler olup bitti'ini bilemeyiz. <nsan göz
sayesinde *unlar& kullanabilir: foto'raf makinesi, büyüteç, mikroskop ve di'er optiksel araçlar& kullanabilir.
nsan gözün yapl
Resim. 8.1
z
gö
göz
'i
be
e
b
kas&
göz merce'i
saydam
tabaka
göz
s&v&s&
elmac&k
Gözün küresel yap&s& vard&r ve diyametresi 2,5 cm dir.
Resim 8.2’de gözün k&s&mlar& gösterilmi*tir (Resim 8.1’de ise
gözün do'al gösterili*i), onlar sa: göz elmac&'&; kar&*&m; göz bebe'i;
saydam tabaka; sulu s&v&; a' tabaka; görme siniri ve sar& leke.
Gözü hareket eden göz kapa'& örter &*&k &*&nlar& yolunu
a'
açar veya kapat&r, bazen zedelenmeden korur.
tab
ak
a
- Karm gözün rengini belirler;
- Göz bebei – göze &*&k &*&nlar&n girdi'i yerdir.
sar&
Karanl&k odaya girdi'iniz zaman göz bebe'i büyür.
leke
resim
- Saydam tabaka – &*&nlar& göz merce'ine göre yönlendirir. Resim 8.3’te &*&'&n koy verilmesi gösterilmi*tir.
Kahverengi çizgiler e'ik gibi görünürler. Çizgeç
yard&m&yla ölçün öyle midir?
görme
siniri
Resim. 8.2
Resim. 8.3
sopac&k
- Göz mercei – iki tara>& tümsek toplay&c& merce'i olu*turur ve fokus
uzakl&'& 2,5 cm c&var&ndad&r. O kendisi cisim ve görüntü olu*mas& için
beceriklili'i vard&r. Mercek ileri ya da geri k&m&ldamaz (foto'raf makinesinde oldu'u gibi), fakat göz kaslar& yard&m&yla toplan&r ya da geni*ler. Göz
kaslar& göz merce'ini s&k&*t&r&r ya da ha+>etir. O zaman onun fokus uzakl&'&
de'i*ir (onunla mercek *iddeti de de'i*ir). Böylece cismin görüntüsü a'
tabakas&nda olu*mas& sa'lan&r.
- A tabakas - “ekran” d&r onunda cisim
resmi olu*ur. Milyonlarca hücrelerden olu*mu*
(Resim 8.4) &*&'a hassast&r. Bunlar gözdeki
görme siniri yard&m&yla beyindeki merkeze
sinyaller gönderirler. Beyinde (Resim 8.5) &*&k
sinyalleri resme dönü*ür. Sinyallerin de'i*mesi
epey uzun bir süreçtir.
dü'ümcük
Resim. 8.4
Resim. 8.5
135
Göz nasl odaklyor?
Cisimden gelen &*&k &*&nlar&, saydam tabakadan ve göz merce'inden geçerek k&r&l&rlar ve a' tabakas&nda
gerçek ve küçültülmü* görüntü verirler (Resim 8.5). A' tabakas&nda cismin görüntüsünün büyüklü'ü,
cismin büyüklü'ü ve uzakl&'&na ba'l&d&r (resim 8.6).
Görme aç&s& her iki taraftaki cismin uc noktalar&n&
kapsayan aç&y& olu*turur ve göze girerler. Cisim
uzak ise, göz kaslar& göz merce'ini s&k&*t&r&r (Resim
8.7) ve daha incecik olur. Böylece k&r&lma daha
küçüktür ve görüntü a' tabakas&nda odaklan&r. Bu
olaylar için daha az *iddetli mercek gerekir.
görme aç&s&
Resim. 8.6
Resim. 8.7
Resim. 8.8
Daha k&sa mesafede bulunan cisim gözetlenirse, göz kaslar& etkisinden mercek kal&nla*&r (Resim 8.8), Mercek kal&nla*t&'& zaman
&*&k daha *iddetli k&r&l&r. Gözün göz merce'inin kal&nl&'&n& de'i*tirme
becerikli'ine akomodasyon denir.
En yakin cisimler uzakl&'&na, gözün odaklad&'&, hiç gerilmeden, aç&k
görme uzakl&'& denir. Cismin gelebilece'i en küçük uzakl&'& olu*turur,
gözün h&zl&ca yorulmamas&d&r.
Gençlerde bu daha küçüktür, yeti*kinlerde ise daha büyüktür. Aç&k
görme uzakl&'&n ortalamas& 25 cm dir. Gözün gerilmesine &*&'&n rengi de
etki eder. Ye*ilimsi sar& renkte &*&k geldi'inde göz o zaman “en rahat”
görür. Dü*ünülür ki bu rengi en fazla Güne* yayar.
Uzak görme
a)
Uzak görme gözü ile yak&n cisimler aç&k görünmezler, uzaktaki cisimler
ise aç&k görünürler. En yak&n bir cisimden gelen &*&k &*&nlar& (Resim 8.9
a) a' tabaks&ndan sonra görüntü yaparlar. A' tabaks&nda aç&k görünen
b)
görüntü olu*mas& için, merce'in k&r&lma *iddetini art&rmak gerekir. Bu da
toplay&c& mercek yard&m&yla yap&l&r (Resim 8.9 b).
Resim. 8.9 (Uzak görme)
Yakn görme
a)
Yak&n gören göz (Resim 8.10) yak&n cisimleri aç&k görür, uzaktaki cisimleri aç&k görmez. Cisimden gelen &*&k &*&nlar& (Resim 8.10
a) a' tabakas&ndan önce görüntü yaparlar. Demek ki, &*&nlar norb)
mal göden daha fazla k&r&l&rlar. A' tabakas& üzerinde aç&k görüntü
Resim. 8.9 (Yak& görme)
olu*turmak için göz merce'in k&r&lma *iddetin azalmas& gerekir.
Bu da da'&t&c& mercekler yard&m& ile yap&l&r
(Resim 8.10 b). Tüm bu aksakl&klar&n tedavisi için uzak ya da yak&n gören insanlar
gözlük (Resim 8.11) ya da göz mercekleri
ta*&rlar (Resim 8.12).
Resim. 8.11
136
Resim. 8.12
Renklerin karml ve ayrml birlemeleri.
nsan gözü renkleri nasl farkeder
Güne* &*&'&nda çiçek bahçesinin güzelli'ini görürüz. Renk zenginli'i: otlar ye*ildir, çiçekler beyazd&r,
k&rm&z&, portokal rengi, mavi, kapal& mavi ve...
Çiçekler do'an&n güzelli'ini temsil ederler ve
hayata parlakl&k verirler.
Farkl& renkleri nas&l görürüz?
A' tabakas& - “ekran” insan gözünün k&sm&
olarak gördü'ümüz cismin görüntüsü orada olu*ur.
Sopac&klar denen hücrelerden olu*mu*tur (133 000
000 c&var&nda) ve dü'ümcükler (7 000 000 c&var&nda),
&*&k uyar&lar&n& onlar kabul ederler ve görme siniri arac&l&'& ile sinyalleri beyindeki merkeze gönderirler,
Sopac&klar &*&k siddeti ile uyar&l&rlar, renkleri fark edemezler.
Dü'ümcükler genelde a' tabakas&nda bulunduklar& için renklere hassast&rlar, çal&*malar& için daha
fazla &*&k gerekir.
<nsan gözü yüzlerce renk görebilir. Fakat a' tabaks&nda renklere hassas olan sadece üç türlü hücre
bulunur:
- k&rm&z& renge tepkili olan;
- ye*il renge tepkili olan ve
- mavi renge tepkili olan
Göze gelen renkler ve &*&k spektrumunda yer alan o renge hassas olan
dü'ümcükler “uyar&l&r”. Üç renk teorisi yard&m&yla (Resim 9.1) di'er renkler
de olu*ur.
Bundan dolay& k&rm&z&, ye*il ve mavi renk temel renkleri olu*tururlar.
Resim. 9.1
Onlar&n birle*mesiyle di'er renler de olu*ur.
Gözde baz& sopac&klar normal çal&*mad&klar& zaman, göz baz&
k&rm&z& mor mavi
renkleri ay&ramaz. En s&k görünen olay k&rm&z& rengi ye*il renkten
beyaz
ay&ramaz. Gözün bu aksakl&'& daltonizm ad&yla bilinir.
sar&
aç&k
mavi
ye*il
Spektrum renkleri nas&l bile*irler?
Renklerin birle*imi Resim 9.2’de gösterilmi*tir temel &*&nlar (k&rm&z&,
ye*il, mavi) demetleri beyaz ekran üzerine birle*irler.
- temel &*&nlar&n örtükleri yer beyazd&r;
- k&rm&z& ve ye*ilin örtükleri yer sar&d&r;
- k&rm&z& ve mavinin örtükleri yer mordur;
- ye*il ve mavinin örtükleri yer aç&k mavidir.
k&rm&z&
ye*il
Resim. 9.2
137
mavi
ki temel rengin birlemesiyle dier bir rengin
elde edilmesine renklerin karml birlemesi
denir.
ek
olanlar
<ki rengin kar&*mas&yla örnek mavi ve sar&, k&rm&z&
ve ye*il mavi veya ye*il pembe ile (Resim 9.3) beyaz
renk elde edilir. Böyle çift renkler ek renkler denir.
Krmz, yeil ve mavi renk dier renklerin
karmas ile elde edilemezler.
Resim. 9.3
Resim. 9.4
Resim 9.4’de gösterilmi* olan ek renkler ad&n& alan iki ya da üç temel renklerin kar&*mas&yla nas&l
renkler elde edilir?
Ressamclk renkleri nasl karr?
Ressamc&l&k renkleri pigmendik olduklar& için spektrum renklerinden farkl&d&rlar. Ressamc&l&k temel
renkleri *unlard&r: k&rm&z&, sar& ve mavi (Resim 9.5). Pigmendik renklerin eit miktarda karmalar
ile siyah renk elde edilir. Pigmendik renklerin böyle birlemelerine ayrml (supraktif) birlemesi
denir.
Temel pigmendik renklerin birle*mesiyle ek
pigmendik renkler elde edilir (Resim 9.6).
E'er Resim 9.4’teki spektrum renklerin ek renkleri ve Resim 9.6’daki pigmendik renklerin ek renek
kleri k&yaslan&rsa spektrum renklerde ve pigmendik
olanlar
renklerde kar&*malar&ndaki fark görülür.
Örnek, mavi ve portakal spektrum rengi birle*irse
beyaz renk elde edilir, fakat pigmendik renklerden
mavi ve portakal rengi birle*irse ye*il renk elde
Resim. 9.5
Resim. 9.6
edilir.
Sonuç olarak renk kelimesi söz konusu oldu'unda, beyaz rengin ayr&lmas&yla elde edilen spektrum
ya da optiksel rengin mi, yoksa pigmendik ya da ressamc&l&k rengi olarak adland&r&lan farkl& kökenli
olan rengin mi söz konusu oldu'una dikkat edilmesi gerekir.
Cisimlerin renkleri kime baldr?
Cisimlerin renkleri söz konusu oldu'unda cisimler saydam veya saydam olmayan olarak fark edilmelidirler.
Saydam cisim rengini dü*üren &*&'&n yap&s&na ba'l& de'i*tirir.
I*&k +ltreleri saydam cisimleri olu*tururlar spektrum sadece baz& renklerini
b&rakma özelli'ine sahiptirler. Bu +ltreler
Resim 9.9’da gösterilmi*tirler a) birkaç &*&k
+ltresi, b) k&rm&z& +ltre ve c) ye*il +ltre.
Resim. 9.9
138
K&rm&z& +ltreye spektrum &*&k demeti gönderilirse o sadece k&rm&z& rengi b&rak&r (Resim 9.9 a). E'er
ye*il +ltreye beyaz &*&k gönderilirse o sadece ye*il &*&'& b&rak&r, di'er renkleri ise absorbe eder. E'er
ye*il renk (Resim 9.9 c) k&rm&z& +ltreye gönderilirse +ltre hiçbir çe*it renk b&rakmad&'& için +ltrenin
arkas& karanl&k kal&r.
Renkli +ltreler foto'rafç&l&kta kullan&l&r. Onlar&n yard&m&yla farkl& &*&k efektleri elde edilir televizyon,
sinema ve fakl& senaryolarda. Re>ektörlerde k&rm&z&, ye*il ve sar& +ltreler özel efektler için kullan&l&r.
Saydam olmayan cisimlerin renkleri spektrum renklerin kar&*&m&ndan belli edilir, onlar& cisim yans&t&r.
Saydam cisimlerin rengi cisimlerin kendi rengine de ba'l&d&r, bir de spektrumun yap&s&na daha do'rusu
ona dü*en renge de ba'l&d&r. Saydam olmayan cismin rengini belli etmek için beyaz renkli &*&nla
&*&nlatmak gerekir (Resim 9.10 a).
a)
beyaz ka'&t
b)
c)
k&rm&z& ka'&t
siyah ka'&t
Resim. 9.10
Beyaz renkli &*&nla &*&nlanan cisim (spektrum renklerini içeren) beyaz renkli görünecek. E'er cisim
&*&k spektrumundan sadece k&rm&z& rengi yans&t&rsa o zaman k&rm&z&d&r kendisi (Resim 9.10. b). E'er
cisim &*&k spektrumun tüm renklerini absorbe ederse, o zaman kendisi siyaht&r (Resim 9.10. c).
E'er cisim &*&k spektrumun renklerini ayn& seviyede absorbe etmezse o zaman kendisi özeldir, onun
rengi ise &*&k spektrumun hangi renklerini absorbe etti'ine ba'l&d&r. E'er saydam olmayan cisim kendisi
yans&tt&'& olamayan renkli bir &*&k &*&nla &*&nlan&l&rsa, o zaman onun rengi de'i*ir. Bundan anla*&l&r ki
yapay bir &*&kla &*&nlanan cisimlerin renkleri gün &*&'&n&n rengi alt&nda iken renkleri farkl&d&r.
Cisimler ne zaman rengini deitirirler?
Bu olay& ara*t&rmak için *öyle bir deneyden faydalanal&m. Ye*il renkli bir *apka al&ns&n ve farkl& renkler ile &*&nlat&ls&n (Resim 9.11 a, b, c). E'er *apkay& &*&k spektrumun temel renkleri ile I*&nland&r&rsak
(k&rm&z&, ye*il, mavi) Resim 9.11 a) *apka k&rm&z& ve mavi renkleri absorbe eder, ye*il rengi ise yans&t&r.
‰apka ye*il renkli boyanm&* görünür.
b)
a)
c)
Resim. 9.11
E'er sadece ye*il renk ile I*&nla*t&r&rsak (Resim 9.11 b) tekrar ye*il ile boyat&ld&'& görünür. E'er
mavi renk ile I*&nla*t&r&l&rsa (Resim 9.11 c) *apka siyah görünecektir.
139
Saydam cisimlerde &*&'&n rengi, yans&m&* &*&k gibi veya
cisimden geçmi* &*&k gibi farkl& olabilir (Resim 9.12). Saydam
cisim *iddetli olarak sar& rengi yans&t&r, mavi rengi b&rak&r,
yans&m&* &*&k ise sar& renkte olacak, b&rak&lan renk ise mavi
olacakt&r.
Resim. 9.12
Resim. 9.13
I*&k spektrum renklerin kar&*mas& mekaniksel yolla da yap&labilir bu da Newton diski (Resim 9.13)
denen araçla gerçekle*ir.
Düünün. Çözün.
1. So+ya diskote'e sar& renkte bir elbiseyle gitmi*tir. Diskotek &*&nlat&l&rsa elbisesinin rengi nas&l
olacakt&r: a) beyaz &*&k; b) k&rm&z& &*&k; c) ye*il &*&k ve d) mavi &*&k? Sar& renkli cisim mavi rengi b&rak&r,
ye*il ve k&rm&z& renkleri yans&t&l&r. Ye*il ve k&rm&z& &*&nlar kar&*&rsa sar& &*&k elde edilir.
2. Resim 9.14’te mor renkli +ltreden &*&k geçti'i gösterilmi*tir. Bu +ltreden hangi renkte &*&k geçer?
Aç&k mavi renkli +ltreden hangi renk &*&k geçer? (mavi ve k&rm&z&?).
3. Mavi renkte bir top, k&rm&z& &*&kla &*&nlat&l&rsa rengi nas&ld&r?
4. Renklerin kar&*&ml& birle*mesi neyi temsil eder?
5. Ay&r&ml& (supraktif) birle*me kimin içi özelliklidir:
a) spektrum renkler
b) pigmendik renkler
Resim. 9.14
Ne kadar örendiinizi deneyin
1. Düzlem aynada görüntü 2 m uzakl&kta bulunursa, görüntü 10 m uzakl&kta bulunmas& için ayna
kaç metre uzaklans&n gerekir?
2. Ayna önünde köpek bulunan resimlere bakarken (Resim 1. ve 2.), köpe'in hangi tür aynalar önünde
bulundu'u cevaplans&n? Onun görüntüleri k&yaslans&n ve onlar hakk&nda aç&klama yap&ls&n.
Resim. 1
Resim. 2
3. I*&k bir optiksel ortamdan di'er bir optiksel ortama geçerse yay&lma ortamlar&n yay&lma h&zlar&
farkl& ise &*&k ne olur.
4. Fokus uzakl&'& 5 cm olan merce'in, mercek *iddeti hesaplans&n.
5. Yak&n görme ve uzak görme aksakl&klar& hangi tür merceklerle düzeltilir?
6. Hangi mercekler “+” hangileri ise “–” i*aretlidir?
7. Resim 3’e bakarak, çukur aynan&n önünde &*&k kayna'& nerede bulunur.
Resim. 3
Resim. 4
8. Resim 4’te gül neden k&rm&z&d&r.
9. Görüntü ve cisim yükseklik bak&m&ndan e*ittirler ve ayn& uzakl&kta bulunurlar sadece iki olayda:
a) düzlem aynalarda – her zaman;
b) küresel aynalarda – cisim iki fokus uzakl&kta bulundu'u zaman. Her iki olayda görüntüler neye
göre fakl&d&rlar?
10. Demir ve ta* optiksel ortam m&d&rlar?
11. K&r&lma sabitesi nedir?
12. I*&k h&z& hangi ortamda en h&zl&d&r?
13. Gerçek (Reel) ve gerçek olmayan (imajiner) görüntüler aras&nda fark nedir?
14. Bir merce'in fokus uzakl&'& 0,1 m dir, di'erinin 20 cm dir. Hangi merce'in *iddeti daha büyüktür?
15. Gökku*a'&n olu*mas& için hangi olay kullan&lm&*t&r?
Test
(Ik)
1. I*&k s&cakl&k kayna'&:
a) lazer; b) parlayan diyot;
c) normal &*&k; d) neon &*&'&
2. Resim 1’de iki ayna sistemi gösterilmi*tir. I*&k &*&n
hangi noktalardan geçecek her iki aynadan yans&d&ktan
sonra?
a) A;
b) B;
c) C; d) O.
cisim
Resim. 1
Resim. 2
3. Resim 2.’deki mum fokus ile mercek aras&ndad&r.
Mumun görüntüsü hangisidir?
a) 1;
b) 2;
c) 3;
d) 4;
4. I*&'&n da'&lmas& (dispersiyonu) olu*ur:
a) fakl& dü*me aç&lardan ötürü;
b) farkl& optiksel yo'unluktan ötürü;
c) fakl& k&r&lma sabiteden ötürü;
5. Resim 3’te &*&k &*&n& hava-su s&n&r&nda k&r&l&r. K&r&lma
aç&s& nekadard&r?
hava
a) 60°;
su
b) 20°;
c) 30°;
d) 40°.
Resim. 3
6. Beyaz &*&k optiksel prizmadan geçerken en çok k&r&l&r:
a) mor &*&'&; b) k&m&z& &*&k; c) sar& &*&k; d) ye*il &*&k
7. Ye*il cisim k&rm&z& &*&kla &*&nlan&l&rsa, cisim sanki
boyal&d&r:
a) ye*il; b) k&rm&z&; c) siyah; d) mavi.
8. Paralel &*&k demetini da'&lan &*&k demetine
dönü*türmek için ne tür bir ayna kullan&rd&n&z?
a) tümsek küresel ayna
b) çukur küresel ayna
c) düzlem ayna
d) öyle bir *ey yap&lamaz sadece mercek ile
#
9. ‰iddeti 4D olan toplay&c& merce'in
fokus uzakl&'& nekadar d&r?
a) 0,25 cm b) 4 cm c) 25 cm d) 4m.
10. I*&'&n göze girmek için bo*lu'a denir:
a) göz bebe'i b) saydam tabaka
c) a' tabaka d) benek
11. Resim 4’te merce'in fokus uzakl&'&
30 cm dir. Cismin uzakl&'& d ise de'eri
nekadard&r:
a) d > 60cm
görüntü
b) 30 < d < 60 cm
cisim
c) d = 30cm
Resim. 4
d) d < 30 cm
12. I*&k &*&n& iç farkl& optiksel ortamdan
geçer (Resim 5). Bu üç ortamlardan hangisinde &*&k h&z& en küçüktür?
hava
a) havada;
cam
b) camda;
c) suda;
su
d) &*&k h&z& her
Resim. 5
birinde ayn&d&r
13. Üç defa büyüten büyüteç gibi
kullan&lmas& için, toplay&c& merce'in ne kadar
fokus uzakl&kl& olmas& gerekir ?
a) 1 m; b) 50; c) 25 cm; d) 12,5 cm
14. Resim 6’da optiksel mercekte mum
görüntüsü gösterilmi*tir. I*&k &*&nlar&n
kesi*ece'i noktalardan hangisinde görüntü
olu*ur:
görüntü
a) A
cisim
b) B
c) C
Resim. 6
15. Resim 7’de renklerin
kar&*mas& gösterilmi*tir *öyle:
a) spektrum renkleri
b) pigmendik renkler
c) spektrum renklerin ve
pigmendik renklerin
Resim. 7
kombinasyonu
16. I*&'&n h&z& en büyüktür:
a) elmasta; b) havada; c) suda; d) vakumda.
ATOM VE NÜKLEER FZ
Atom yaps. zotoplar
144
Radyoaktif yaynm
147
Radyoaktif yaynmn
bulunmas
151
Radyoaktif mann
uygulanmas. Radyoaktif
madan korunma
153
Atomun yaps
zotoplar
Ça'da* bilgilere göre atom pozitif yüklü çekirdek (nukleus) ve çekirdek etraf&nda dönen (elektron
zar&) negatif yüklü elektronlardan olu*mu*tur.
Atom çekirde'in birle*ik yap&s& vard&r. <ki tür parçac&ktan ibarettir – protonlar ve nötronlar, kütleleri
yakla*&k ayn&d&r. Protonlara ve nötronlara ayn& bir adla nükleon denir. Bir protonun veya bir nötronun
kütlesi yakla*&k olarak 1840 kez elektron kütlesinden büyüktür.
Demek ki, atomun üç tür parças& vard&r: protonlar ve nötronlar ve her zaman çekirdek etraf&nda
dönen elektronlar. Protonlar&n ve elektronlar&n ayn& miktarda elektriksel yükleri vard&r, fakat ters
i*aretlidirler. Protonlar pozitif, elektronlar ise negatif yüklü parçac&klard&r, nötronlar ise yüksüz ürler.
Protonun elektriksel miktar& veya elektronun do'ada rastlanan en küçük elektriksel miktar&d&r ve elementer elektriksel miktar gibi adland&r&l&r.
Atomun iç k&sm&nda çekme kuvetleri etki eder – pozitif yüklü
çekirdek ve negatif yüklü zar birbirlerini çekerler, fakat elektronlar&n
Hidrojen
hareket ettikleri büyük h&z, onlar& atom çekirde'i üzerinde
“dü*melerini” engeller (atom düzgün durumda kal&r). Bu durum
Güne* gezegenler sistemini hat&rlat&r. Atom çekirde'i Güne*’e,
zardaki elektronlar ise gezegenlere benzer. Gezegenlerin Güne*
etraf&nda benzer dönmeleri gibi elektronlar çekirdek etraf&nda belli
dairesel yörüngelerde (orbitlerde) hareket ederler. Gezegenlerin
hareketi Güne*’in gravitasyon kuvetinden ötürüdür, elektronlar&n
Helyum
hareketi ise atom çekirde'in elektriksel kuvvetinden ötürüdür. Bu
yüzden bu atom modeli Gezegen atom modeli ad&n& ta*&r.
Baz kimyasal elementlerin atom yaps – Hidrojen atomu,
yap& olarak en basit atomdur, çekirde'inde bir proton ve elektron
zar&nda bir elektrondan ibarettir ve bütünlük olarak elektroneutrald&r.
Lityum
Helyum atomun çekirde'inde iki protonu ve iki nötronu ve zar&nda
iki elektronu vard&r. Lityum atomun çekirde'inde üç proton ve üç
nötron ve zar&nda üç elektron vard&r v. s.
Örneklerden görülür ki, tüm atomlar için geçerli olarak, çekirdekteki protonlar say&s& elektron zar&ndaki elektronlar say&s&na e*ittir,
bundan ötürü her atom elektronötrald&r.
Elektronötral atomdan bir veya fazla say&da elektronlar ayr&l&nca
do'ada baz& süreçler mümkün olur. Ayr&lan elektronlara serbest
elektronlar denir, di'er kalan elektronlara ise pozitif iyonlar denir.
Karbon
Ters süreç de gerçekle*ir. Serbest elektronlardan baz&lar& elektronlar
zar&nda girebilirler. Böylece negatif iyonlar olu*ur.
Atomun planetar modeli
Resim. 1.1
144
Elektronlar&n ayr&lmas& (iyonizasyon) esnas&nda, çekirdekte
protonlar&n say&s& ve nötronlar&n say&s& de'i*miyor, zardaki elektronlar say&s& de'i*ir.
Atomun ve çekirdein boyutlar
Çekirde'in çap& 10-15 m de'erindedir, atom çap& de'eri 1010 m (‰ekil 1.2). Demek ki, çekirde'in çap& 10-5 m yada (100
000) defa atom çap&ndan küçüktür.
Atom çekirde'i boyutlar& için *undan daha iyi bir dü*ünce
alabiliriz: protonun yar&çap& (hidrojen atom çekirde'i) yakla*&k
santimetreden o kadar kez küçüktür, santimetre Dünya ile Güne*
aras&ndaki mesafeden (yakla*&k 150· 106 km) kaç kez küçükse.
Çekirdekte proton say&s& her atomun temel özelli'idir ve buna
s&ra numaras& denir ve Z ile i*ret edilir. Çekirdekte , protonlar&n
ve nötronlar&n toplam say&s&na kütle say&s& denir ve A ile i*aret
edilir.
~(
~()*(
Resim. 1.2
Kütle says = proton says + nötron says
Al&nan örneklerin (‰ekil 1.1), Z ve A de'erleri: Hidrojen’in Z=1 ve A=1, Helyum’un Z=2 ve A=4
ve say&.
Atomlar&n simgeleri (daha do'rusu onlar&n çekirdekleri) Periyodik sisteminin elementlerinden (X)
kimyasal simgesini kapsarlar, s&ra numaras& (Z) ve kütle numaras& (A). Genelde kütle ve s&ra numaralar&
kimyasal elementin simgesinin sol taraf&nda yaz&l& bulunurlar ( AZ X).
zotoplar
Ayn& elementin atom çekirdeklerinde proton say&s& ayn&,
fakat nötron say&s& farkl& oldu'u rastlant&lar vard&r.
Ayn kimyasal elementin atomlarnn proton says
ayn, nötron says farkl fakat ayn kimyasal özellikleri olan ve periyodik sisteminde ayn yerde olan
(ayn sra numaras), farkl atom kütlesi olanlara,
izotoplar denir.
Lityum
Lityum
Resim. 1.3
Çok say&da kimyasal elementlerin iki ya da fazla say&da izotoplar& bulunur.
Örnek izotop olarak Klor al&ns&n. Periyodik sisteminde s&ra numaras& 17 dir. Bu da bunun atom
çekirde'inde 17 proton oldu'u manas&na gelir. Fakat, Klor’un atom kütle numaras& 35 tir, demek ki
çekirde'inde 18 nötron bulunur (17 + 18 = 35). Kütle numaras& 37 olan Klor bulunur, demek ki atom
çekirde'inde 20 nötronu vard&r (17 + 20 = 37).
145
neutron
proton
deuterium
Hidrojen
trisiyum
Resim. 1.4
Hidrojen izotoplar&n&n kendi isimleri vard&r. Hidrojen’in üç
2
izotopu vard&r: normal hidrojen, deuterium ve trisium ( 11 H, 1 H,
3
H).
1
18
17
16
Oksijen’in üç izotopu var: 8 O, 8 O, 8 O, Kur*un’un ise 10
izotopu vard&r ve say&d&r.
Örnek:
Do'al Uranyum’un iki izotopu vard&r: uran – 238 ve uran – 235.
<zotop çekirdeklerinde nötron say&s& ne kadard&r?
N=A–Z
N1 = 238 – 92 = 146 nötron
N2 = 235 – 92 = 143 nötron
<zotoplar endüstri, t&pta ve atom enerjisinin üretiminde uygulan&r.
Çekirde'in protonlar& aras&nda itme elektriksel kuvveti etki eder. <tme o kadar *iddetli dir ki k&sa
zaman süresi içinde bu kuvvet do'adaki her atom çekirde'ini parçalayabilir. Fakat böyle bir *ey olmaz
çünkü çekirdekteki nükleonlar aras&nda nükleer kuvvetler etki eder. Nükleer kuvveti çekicidir ve elektriksel kuvvetin yakla*&k olarak yüz defa daha *iddetlidir. Nükleer kuvvet proton ve proton aras&nda,
nötron ve nötron aras&nda ve proton ve nötron aras&nda da etki eder.
Nükleer kuvveti nükleonlarn elektriklemesine bal deildir.
Nükleer kuvvetlerin etkisi her günkü hayatta rastlanmaz çünkü elektriksel kuvvetlerden farkl& olarak,
küçük mesafelerde etki ederler (10-15 cm). Demek ki bunlar sadece atom çekirde'inde etki ederler ve
onun rölatif sa'laml&'&n& tamamlarlar.
Sorular cevaplayn
1. Atom çekirde'i kimler olu*turur?
2. S&ra numaras& (atom numaras&) ve kütle numaras& nedir?
3. Protonlar atom çekirde'inden neden serbest kalm&yorlar?
4. <zotoplar nedir?
5. <zotoplarda atom numaras& nas&ld&r, kütle numaras& ise nas&ld&r?
6. Protonlar&n elektriksel yükü nas&ld&r, elektronlar&n ise nas&ld&r ve bu yükler büyüklük bak&m&ndan
farkl& m&d&rlar?
238
226
7. Uranyum 92 U ve Radyum 88 Ra atomlar&nda ne kadar proton, elektron ve nötron bulunur?
146
Radyoaktif ma
Doal radyoaktiik
1896 y&l&nda Frans&z +zikçisi Anri Bekerel, Uranyum elementin
tuzlar& ile deneyler yaparken görünmeyen &*&ma yayd&klar&n& bulmu*
ve bu &*&man&n foto'raf kâ'&d&n& karart&'&n& da ke*fetmi*tir. Böyle bir
uluslararas& radyoaktivite
simgesi
özellik de saf Uranyum, Toryum ve di'er baz& elementler gösterirler.
Böyle kendili'inden yay&n&m yap&lan &*&maya radyoaktivite denir.
Resim. 2.1
Kendilerinden yay&n&m yapan elementlere radyoaktivite elementleri
denir, serbestlenen &*&nlara ise radyoaktif nlar denir, olaya ise do'al
radyoaktiik denir.
Fizikçiler bu deneyler üzerinde çal&*&rken radyoaktif elementleri her
zaman &*&nlar yayarlar d&* bir etken olmadan (s&cakl&k, bas&nç v.s.).
Daha sonraki ara*t&rmalarda, Mariya Sklodovska – Kiri ve Pyer Kiri
taraf&ndan yap&lan ara*t&rmalarda, minerallerdeki radyoakti>i'in Uranyum (U) veya Toryium miktar&ndan kaynakland&'&n& öne sürmü*lerdir.
Fakat baz& minerallerde radyoaktivite o kadar büyükmü* ki o zaman
bilinmeyen yeni elementen kaynakland&'& kararla*t&r&p bu yeni elemente
Radyum (Ra) ad&n& vermi*lerdir. Daha sonralar& bir radyoaktif elementi
Mariya ve Pyer Kiri
daha bulunmu* ve ona Polonyum (Po) ad& verilmi*tir.
Resim. 2.2
Görünmeyen &*&man&n çok say&da basit olmayan özellikleri vard&r:
- geçti'i ortam& iyonla*t&r&r;
- luminesens olay& olu*turur (luminesens suptanslarda);
- foto'raf malzemelere etki eder;
- biyolojik etkisi vard&r;
- kimyasal etkisi (etkisi esnas&nda *eker kahverengi renk al&r, elmas gra+te dönü*ür, oksijen Ozon’a
dönü*ür);
- ortamlar& geçebilme kabiliyeti büyüktür v. s.
Sonuçlandrma
Radyoaktivite baz elementlerin atomlarnn özelliidir, kendiliinden (di etken olmadan)
atom çekirdekleri baka elementlerin atom çekirdeklerine dönüürler ve o esnada ma yayarlar.
Yay&n&m, geçti'i ortamdan iyonla*t&rma yapma özelli'inden dolay& iyonlatrma yaynm olarak
adland&r&l&r.
147
Elektrik alan
D - parçacklar
+
,
%
E - parçack
(elektron)
Radyum
Resim. 2.3
Ara*t&rmalar radyoaktif &*&man&n tekdüze olmad&'&n&
göstermi*. Onun gerçek do'as&n& tan&mak için, elektrik
ve m&knat&s alan&nda deneyler yap&lm&* ve davran&*lar&
takip edilmi*tir. Tipik bir örnek *udur: az bir miktar
herhangi bir radyoaktif ürünü – Ra kur*unlu kutuda
konulmu*, kutunun O i*aretli deli'i var ve oradan &*&ma
d&*ar&ya yay&l&r, di'er tara>ara yay&lan &*&ma ise kur*un
kutunun duvarlar& taraf&ndan absorbe edilir. Kutunun O
deli'inden ç&kan &*&ma taraf&nda yani kenarlar&na yak&n
farkl& yönlü elektrikle*mi* iki metal plak bulunur, öyleki
plaklar aras&nda *iddetli elektrik alan& var. Metal plaklardan ileri bir k&s&mda ise &*&may& ölçebilecek bir araç
yerle*tirilir. Bu tür araçlara detektörler denir. Onlardan
bir tanesi foto'raf plak&d&r, ilk önce &*&ma alt&nda kal&r
ondan sonra ondan foto'raf geli*tirilir ve üzerindeki
&*&ma izleri incelenir, incelemeden bir sonuç verilebilir
ki radyoaktif ürünü yay&n&m yapt&'& radyoaktif &*&ma,
üç k&s&ma ayr&l&r.
- Negatif elektrikle*mi* plaka do'ru pozitif elektrikle*mi* &*&nlar yana*m&*t&r ki bunlara (alfa) nlar denir.
- Pozitif elektrikle*mi* plaka do'ru negatif elektrikle*mi* &*&nlar yana*m&*t&r ki bunlara (beta) –
nlar denir.
- Düz bir *ekilde hareket eden hiçbir tarafa yana*mayan &*&nlar ki bunlara (gama) – nlar denir.
Sonraki ara*t&rmalardan *u tasd&klanm&*t&r:
– nlar helyum atomlar&n&n çekirde'idir daha do'rusu iki protonu ve iki nötronu vard&r. Bu
yüzden bunlar bazen – nlar olarak adland&r&l&rlar. Onlar&n pozitif elektrikle*mesi iki protonun
elektrikle*mesinden kaynaklan&r. Onlar atomdan büyük bir h&zla ç&kar, havada ise h&z yava*lar. Yayg&n
de'iller, onlar& birkaç kâ'&t yapra'& kal&nl&'& durdurabilir, deri veya birkaç onluk santimetre hava kal&nl&'&.
- nlar h&zl& elektronlard&r ve bunlar – nlar olarak adland&r&l&rlar. 20-30 santimetre hava
kal&nl&'& ve incecik metal plaklardan geçebilirler. Ayn& zamanda, deriden de geçebilirler.
– nlar elektrom&knat&s dalgalar&d&rlar &*&k dalgalar& gibi küçük dalga boylar& vard&r (büyük
frekansl&), bu yüzden enerjisi büyüktür. Bu &*&nlar en yayg&nd&rlar. Birkaç metre hava kal&nl&'&n& a*arlar,
kal&n metal plaklar& geçerler – kur*un hariç. <nsan vücudunun derin k&sm&na girebilirler, § – &*&nlar&
elektronötrald&rlar.
Tüm bu &*&nlar insan vücudundan geçtiklerinde birçok zararl& biyokimyasal reaksiyonlara neden
olabilirler.
Radyoaktif &*&nlar&n yayg&nl&'& en iyi bir *ekilde ‰ekil 2.4’te aç&klanm&*t&r.
%
,
alfa
parçacklar
beta
parçacklar
gama
nla
kat
cisim
metal
Resim. 2.4
Radyoaktif kaynaklar&, kulan&lmad&klar& zaman duvarlar& kal&n olan kur*un kutularda beklenir,
öyleki &*&nlar& kutu duvarlar& taraf&ndan absorbe edilir. ž ve £ radyoaktif kaynaklar&n &*&mas& pek yayg&n
olmad&'&ndan dolay& plastik hamurundan yap&lm&* kutularda veya alüminyum kutularda korunabilirler.
Yapay radyoaktiik
<rena Jolio – Kiri ve Frederik Jolio – Kiri 1934 y&l&nda, ha+f çekirdekli (alüminyum – Al, magnezyum – Mg, bor – B ve say&) elementlerin atom çekirdeklerini bombard&man yaparak deneyler
gerçekle*tirmi*ler, bombard&man yap&lan suptansan ž – &*&nlar& kayna'& uzakla*t&r&lm&* olsa bile bunlar&n
hala &*&ma yapt&klar& farkedilmi*tir. Bu demektir ki, do'ada kararl& bulunan elementlerden radyoaktif
izotoplar& elde edilir. Bu olaya yapay radyoakti>ik denir.
Bu nükleer reaksiyonlar sembolik biçimde sunulmu*tur: A ve B ba*lang&ç ve biti* çekirdekleri
olduklar& yerde A + a ¨ B + b veya A(a, b)B, reaksiyonda a ve b ise ba*lang&ç (“füze” parçac&'&) ve
biti* parçac&klard&r.
“Füzeler” gibi nükleer reaksiyon yapmak için ž – &*&nlar&, £ – &*&nlar& (elektron), proton, nötron ve
di'er parçac&klar kullan&l&r.
a
Resim. 2.5
n
Kararl atom çekirdeklerini radyoaktif bozulmaya maruz kalarak kararsz atom çekirdeklerine dönütürme olayna yapay radyoaktiik denir.
<rena ve Frederik Jolio – Kiri ž – &*&nlar& ile Alüminyum atomlar&n çekirdeklerini bombard&man
yaparak Fosfor’un radyoaktif izotopunu ve bir nötron (‰ekil 2.5) elde etmi*ler.
Fosfor’un izotopu devam ederek bozunur (parçalan&r) ve Silisyum’un kararl& izotopuna dönü*ür.
Radyoaktif bozunma esnas&nda karars&z atom çekirdekleri rölatif kararl& atom çekirdeklerine
dönü*ürler ve enerji serbestletirler. Demek ki, radyoaktif atomlar&n say&s& azal&r, o kayna'&n &*&ma
*iddeti de azal&r. Her tür radyoaktif atomu için önemli olan yar& parçalanma periyodu büyüklü'üdür.
Yar parçalanma periyodu radyoaktif elementin balangç atomlar saysnn yars kadar
azalmas zaman süresidir. T ile iaret edilir.
<ki yar& parçalanma periyodundan sonra kalan parçalanmam&* çekirdekler dörtte bir kadard&r, sonras&
sekizde-üçü, sonras& onalt&da-dördü v.s. Her radyoaktif izotopun yar& parçalanma özel zaman süresi var
ki buna d&* bir etken etki edemez (parçalanma h&zland&r&lamaz, yava*lat&lamaz ne de durdurulamaz).
Radyoaktif çekirdekleri kendili'inden parçalan&rlar.
Yapay radyoaktivite, daha do'rusu radyoaktif izotoplar&, bilim ve teknikte özellikle t&pta kanser
hastal&klar&n tedavisinde uygulanmalar& daha fazla artmaktad&r.
Radyoaktif &*&nman&n etkisinden geçilmi* ortamlar&n +ziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri de'i*ir.
Bilindi'i gibi, iyonizasyon sürecinde nötral molekül ve atomlardan iyonlar ve elektronlar olu*ur.
Bir birimlik uzunluktaki iyonlar say&s&na belirli iyonizasyon denir. ž - parçac&klarda en büyüktür,
£ – parçac&klarda daha küçüktür, § – parçac&klarda ise en küçüktür.
Radyoaktif &*&ma, canl& organizmalarda molekülleri ve atomlar& iyonla*t&rarak, hücrelerinde
de'i*iklikler olu*arak normal fonksiyonlar& azal&r, bu yüzden insan sa'l&'&n&n bozulmas&na sebep olur.
I*&ma enerjisi, bir ortam taraf&ndan absorbe edilerek, o ortamda yap&lacak de'i*ikliklerin ba*rolünü
oynar.
Radyoaktif &*&man&n bir suptansa etkisi &mann absorbe miktar veya ma miktar büyüklü'ü
ile karakterize edilir.
I*&man&n absorbe edilmi* enerjisi ve süptans&n &*&nm&* kütlesinin oran&n de'eri ile belirlenmi*
büyüklü'e &*&man&n absorbe miktar& denir.
Enerji 1 J al&n&rsa, kütlesi 1 kg, SI sistemine göre absorbe miktar&n birimi Gy (grey) dir:
J
Gy= 1 kg
1 Gy kadar miktar (doz), vard&r, iyonla*t&r&c& &*&ma &*&nm&* her kilogram malzemesine, bir jül kadar
enerji verir.
Canl& organizmalarda ayn& miktar farkl& &*&ma türlerin farkl& efektleri var, bu yüzden, &*&ma derecesini
belli etmek için edeer miktar (doz) kullan&l&r. Sivert (Sv) birimi ile ölçülür ve ayn& *ekilde gösterilir
J/kg . (1 Sv = 1 J ).
kg
Bunun birim olarak al&nmas&n&n sebebi belirli &*&man&n biyolojik etkisi grey (Gy) birimi ile verilen
miktar&n enerjetik karakteristikleri fark edilsin diye.
Radyoaktif &*&ma miktar&n& ölçen araçlara (ve herhangi iyonla*t&r&c& &*&may&) dozimetre denir.
Radyoaktif mann bulunmas
Radyoaktif &*&nlar& tan&mak için (bulmak, deteksiyon), çok say&da araçlar olu*turulmu*tur, olar&n
çal&*ma prensibi onlar&n özelliklerine ba'l&d&r, örne'in foto'raf plak&na iyonla*t&rma özelli'i, herhangi
bir lüminesens madde üzerinde dü*tüklerinde, lüminesens olay& yapma becerikli'i v.s.
Radyoaktif &*&nlar&n& bulmak için araçlar görev olarak belli seviyeye kadar iyonla*t&rma efektini
güçle*tirirler, bizim his organlar&m&z yard&m& ile onlar& alg&layal&m.
Fonograk emulziyon
Radyoaktivitenin bulunmas& esasen fonogra+k emulziyon – &*&ma alt&na kalarak siyahlanma etkisinden kaynaklan&r. Daha sonralar& foto'raf kâ'&d& üzerinde radyoaktif parçac&klar& mikroskobik siyah
noktalar& gibi iz b&r&karlar (gümü* taneleri). Daha net izler elde etmek için emulziyonlar&n (foto'raf
kâ'&d&) geli*mesi gerekirdi, daha kal&n emulziyonlar&n yap&lmas& gerekirmi* ve yüzdelik olarak Gümü*
Brom AgBr ço'alt&lm&*.
<zin biçimi ve uzunlu'u ve tanecikler aras&
mesafe, hangi parçac&'a aittir belirlenebilir.
<zden miktar&n büyüklü'ü ve parçac&'&n var
olan enerjisi de belirlenir. Bir nükleer emulziyonunda çok say&da iz elde edilebilir ki özellikle
onlar&n ara*t&r&lmas&ndan elde edilen sonuçlar
atom süreçleri, da'&lmalar& ve parçac&klar&n
çarp&*malar& ile ilgili bilgiler verebilir.
Resim. 3.1
Wilson kab
Wilson kab& ile iyonla*t&r&c& &*&man&n
deteksiyonu yap&l&r.
Bu kab ž-parçac&klar& ara*t&rmak için
kullan&l&r. Onun içinde ž-parçac&klar&n
izleri bulunur. Kabda so'uk alkohol buhar&
havayla kar&*&m& bulunur. ž-parçac&klar&
iyonla*ma yaparlar ve olu*an iyonlar
etraf&nda buhar toplan&r. ž-parçac&'&n
geçti'i yerden ufac&k damlalar çizgisi
görünür. <zler ž-parçac&klar&n hareket bölgesi birkaç santimetre oldu'unu gösterir.
plastik
kapak
hava
alkohol buhar
alkoholda
batrlan yün
zayf alfa
kayna
izler
soutucu
ksm
Resim. 3.2
151
Kabdan al&nacak olan bilgiler izler hakk&nda *unlard&r:
- parçac&klar say&s& ve onlar&n hareket yönü belli olunur;
- enerji belirlenir;
- kab m&knat&s alan& etkisi alt&nda bulununca iz e'ikli'inden faydalanarak parçac&'&n yükü ve impulsu
belirlenir.
Gayger – Miler sayac
merkez
iltken
S&k kullan&lan ve masraf& pahal& olmayan
Argon
ölçü arac&d&r. Onun yard&m& ile radyoaktif &*&ma
gaz&
ölçülür fakat tür &*&ma oldu'unu ay&ramaz.
ince
pencere
Gayger – Miler sayac&n tipik bir yap&s& var
ve *u k&s&mlardan olu*mu*tur: metal boru,
cam boru ve onun içinde yani merkezinde ince
iletken bulunur (diyametresi 0,02 – 0,05 mm),
Alüminyum
Sayaç (merdiven) veya
borusu
cam borusunun iç duvarlar&na incecik metal
güçlendirici ve hoparlör
katman& s&van&r. Merkezinden geçen ince iletResim. 3.3
ken borudan yal&tkan yard&m& ile ay&rt&lm&*t&r
(izole edilmi*tir). <letken anodu temsil eder metal boru ise katodu. Onlar aras&nda yüksek gerilim var.
Silindirin uc k&sm&nda ince pencere bulunur ve onundan radyoaktif &*&nlar& geçerler. Boru gaz ve gazlar
kar&*&m& ile doludur.
Borunun ucundaki pencerecik incedir,
ondan ž-parçac&klar& içeri girer. <çeri giren ž-parçac&'& gaz& iyonla*t&r&r. Bundan
dolay& yüksek gerilimli k&v&lc&m olu*ur
ve devrede k&sa süreli ak&m akar.
£ – parçac&klar&n ve §-&*&nlar dalgas&n&n
ayn& efekti olabilir.
Resim. 3.4
Gayger – Miler sayac& ba'lanabilir:
Sayaç. <'ne saniyede say&lan& gösterir. E'er boru içinde 50 alfa parçac&'& bulunursa saniyede 50
ölçme yapar.
Merdiven. Boruya giren §-&*&nlar&n& veya parçac&klar&n toplam say&s&n& gösterir .
Güçlendirici ve hoparlör. Parçac&k veya §-&*&nlar& içeriye girdikleri zaman sinyal “klik” yapar.
Radyoaktif mann uygulanmas
Radyoaktif madan korunma
Radyoaktif mann uygulanmas
Yapay radyoizotoplar&n rölatif basit elde edilmeleri bunlar&n pratikte ve ilimde yayg&n uygulanmalar&
sa'land&. Fizik’te, teknikte, t&pta, biyolojide, tar&mc&l&kta v. s.
Endüstride ve teknikte malzemelerdeki bozukluklar& bulmak için uygulan&r. Metal *irite £-parçac&klar&
demeti dü*er, ondan geçebilmeleri onun kal&nl&'&na ba'l&d&r (Resim 4.1). E'er sayaç fazla say&da
parçac&klar kabul ederse, *irit incedir ve tersi manas&na gelir.
<kinci örnek, çelikten “bakmak” için (Resim 4.2).
§-&*&nlar& kapal& metal k&s&mlar& kaydetme için kullan&l&r. Burada §-&*&nlar& kayna'& boru içindedir.
Radyogra+k +lim borunun d&* k&sm&na sar&l&r.
beta kaynak
detektör
Resim. 4.1
Resim. 4.2
T&pta radyoizotoplar kullan&l&r:
diagnostik ve tedavi amaçl&
kullan&l&r.
Her iki olayda kullan&lan özellik
sa'lam ve sa'lam olmayan organlar
taraf&ndan radyoizotoplar&n seçmeli absorbsiyonudur. Onlar&n takip
edilen ve kontrol edilen &*&mas&
sa'l&kl&d&r. ‰urada kullan&l&r:
- Tiroit bezin çal&*mas&n&n bozulmas& <yot-131 radyoaktif izotopu
kullanarak tedavisi;
- Beyindeki tümörün ve di'er hastal&klar&n tedavisi;
- Kalp ve kalp damarlar hastal&klar& tedavisi;
- Kanserin Kobalt-60 ile &*&nlatma tedavisi ve hasta hücrelerin yok
edilmesi;
Resim. 4.3
- Kanser hücrelerin yok edilmesi (Resim 4.3). Bu makine yard&m&
ile – &*&nlar hasta olan hücrelere vücudun küçük bir k&sm&n& kapsayarak
gönderilir.
Gö'üs tedavisinde gö'üsün radyoaktif gaz ile bak&lmas&, hasta bu esnada
radyoaktif gaz olan Kripton’u az bir k&sm& solunumla al&r (Resim 4.4).
Ekranda ise gaz&n hareketi takip edilir, ondan sonra onun tedavisi verilir.
Resim. 4.4
Radyoaktif izotoplar& yard&m&yla yeralt& sular& ak&nt&lar& takip edilir,
hidrosantral barajlar&ndan kaybolan sular ve say&.
Tar&mc&l&kta ise baz& yapay gübrelerin yap&s&nda bulunan kar&*&mlar&n i*aretlenmesi için gereken
miktarlar&n belli olunmas&.
Karbon-14 izotopu, fotosentezi, bitkilerde baz& süreçleri ara*t&rmak için kullan&l&r.
Radyoizotoplar enerji kayna'& gibi baz& araç ve enstrümanlar için kullan&l&r ki bunlara enerji getirme
imkân& ba*ka türlü olmaz. Onlar&n enerjisi ilk önce s&cakl&'a ondan sonra elektrik ak&m&na dönü*ür.
Bunlara atom pilleri denir ki bunlar y&llar boyunca sürerler.
Radyoaktif madan korunma
Radyoaktif &*&ma tehlikeli dir. Radyoaktif suptanslar& ile çal&*mak ya da onlara gerekli önlem
al&nmadan yakla*ma tehlikelidir.
Suptanslardan geçti'i zaman radyoaktif &*&ma atomlar& ve molekülleri iyonla*t&r&r, bundan dolay&
onlar&n kimyasal etkinliklerinde de'i*me olur. Böyle &*&ma canl& organizmadan geçerse (insan organizmas&
– insan vücudu), hücrelerde farkl& de'i*iklikler ve zedelenmeler yapar.
E'er organizmada yüksek miktarda &*&ma birikirse radyasyon hastal&'&
meydana gelir ve tüm organizmay& zehirler ve organizma savunma
gücünü kaybeder imunolojik sistemi, iç dokular, kan sistemi, hepsi
çökerler. En s&k olaylarda ölüme sebep olur. Radyoaktif elementleri
organizmaya, solunum, yutma veya yaralardan ula*&rsa oldukça tehlikelidir.
Sürekli ž ve £ – &*&ma yüksek derece iyonla*t&rma canl& organizma
hücrelerinde yapan ilk önce a'&r derecede yan&klar, gözlerin zedelenmesi, derinin, saçlar&n dü*mesi, zay&>&k, kusma gibi zararlara sebep
olur.
Resim. 4.5
§-&*&nlar&, ortam& *iddetli geçebildikleri için, içsel organizmada hücreleri yok eder. Bu yüzden,
radyoaktif maddeleri çal&*an ki*iler özel e'itim almalar& gerekir, korunmalar& ve i*te disiplinli olmalar&
gerekir.
Rölatif az &*&ma da olsa bile, onun enerjisi insan vücudunun s&cakl&'&n& dü*ürür, hücrelerde ciddi
zedelenmeler yapar, bundan dolay& normal etkinlikleri bozulur. E'er &*&man&n seviyesi yükselirse tüm
hücrelerin ölümüne sebep olabilir. I*&ma tehlikesi alt&na kalan bir organizman&n a'&r olmas& o denli
büyüktür ki organizman&n ölmesinde a'r& hissetirmez .
Bundan dolay& radyoaktif elementleri ile çal&*acak olan *ah&s için özel e'itim, korunma ve i* disiplini
gerekir.
Nüfusun korunmas& için, bir de iyonla*t&r&c& &*&ma ile çal&*an *ah&slar için, ciddi manada özel önlemler yaz&lm&*t&r ve herkesin buna sayg& göstermesi gerekir. Ba*ta i* icab& ve ba*ka manada (radyoizotop
tedavisi, röntgen çekimi, özel çekimler v.s.) &*&ma olan bir yerde kal&nmas& için gerekçe yoksa orada
kal&nmamal&d&r.
Radyoaktif &*&man&n canl& varl&klar&n organizmas&na ters etkisi oldu'u için, organizmaya zarar vermeyecek kadar maksimum miktar acaba ne kadar olabilir sorusu ortaya at&labilir.
Maksimum miktar nüfusun fakl& kategorilerine göre farkl& mesleklere göre belli edilmi*tir.
154
Radyoaktif &*&ma yoluyla &*&ma miktar& ya da enerji miktar&n& bir ortama yayar ve buna radyoaktif
dozu D denir. Bu miktar& ölçen araçlara ise dozimetre denir. Dozimetreler miniyatur iyonla*t&r&c& kablar&
gibidirler. Tükenmez *eklinde üretilirler. Onlar& en fazla nükleer santralar&nda bulunan *ah&slar kullan&rlar,
enstitülerde, radyo aktif materyalleri bulunan endüstride ve di'er olaylarda ki i*çiler radyoaktif &*&ma
ile kar*&la*abilirler.
Bugün, genel olarak, tehlikesiz miktarlar yoktur, her biri ayr& bir tehlikeyi ta*&r bu yüzden iyonla*t&r&c&
&*&madan uzak durmak gerekir.
Ödevler
1. Birle*i'i belirle 138
U;
92
A
Z
X.
Z = 92 – çekirdekte 92 proton var; A = 238;
A - 92 = 238 - 42 = 146 proton say&s&
2. Gümü* çekirde'in kütle numaras& 108. E'er çekirde'inde 61 nötron varsa, Gümü* atomun elektron
sarg&s&nda elektron say&s& belirlensin. A = 108; A - Z = 61.
Kütle numaras& ve nötron say&s& bilinirse, çekirdekte proton say&s& kolay bulunur. Z = A - 61 = 47.
E'er atom normal durumda bulunursa, elektron sarg&s&ndaki elektron say&s& çekirdekteki proton
say&s&na e*ittir. Demek, elektron sarg&s&nda 47 elektron bulunur.
3. E'er radyoaktif çekirdeklerin ba*lang&ç say&s& 800000 ise, verilen element için üç yar& periot zaman süresinde nekadar çekirdek parçalanacakt&r?
N° = 800000, t = 3T1/2; Parçalanm&* çekirdek say&s& aran&l&r.
Birinci yar& periot parçalanacak N N ; <kinci yar& periot N N N N ; Üçüncü yar&
periot N N N N . Toplam parçalanan çekirdek say&s& üç yar& periot zaman& esnas&nda .
N N N N N N N N Verilen zaman süresi için 700000
çekirdek parçalanacakt&r.
Ödevleri çöz
1. Su molekülü (H2O) iki atom hidrojen ve bir atom oksijenden olu*mu*tur. Molekülde ne kadar
elektronlar bulunur?
202
2. Ne kadar nötron say&s& 82 Pb çekirde'inde vard&r:
a) 82; b) 202; c) 160; d) 120?
3. Atom say&s& 27 ve kütle say&s& 59 olan Kobalt izotopun çekirde'inin yap&s& nas&ld&r?
4. Hangi parçac&klar&n (ž veya £) daha büyük kütlesi var?
A
5. AX çekirde'i bir ž parçac&'& ve üç £ parçac&'& yayar, öyle ki Z Y çekirde'i olu*ur. S&ra ve kütle
numaras& Y çekirde'inin belirlensin?
1
6. Ne kadar zaman için radyoaktif çekirdeklerin (N0) ba*lang&ç say&s& 4 N0 azal&r? Yar& parçalanma
periyotu 15 gün dür.
1
1
155
Test
(Atom ve nükleer fizik)
1. Atom çekirde'i k&s&mlardan olu*mu*tur:
a) protonlar ve nötrolar
b) protonlar ve elektronlar
c) nötronlar ve elektronlar
d) protonlar, elektronlar ve nötronlar.
2. <zotoplar olarak adland&r&lan ayn& kimyasal
elementin atomlar&n&n:
a) protonlar say&s& ayn&d&r, nötronlar say&s&
farkl&d&r
b) protonlar say&s& farkl&d&r, nötronlar say&s&
ayn&d&r
c) nötronlar say&s& farkl&d&r, protonlar say&s&
ayn&d&r
d) nötronlar say&s& ayn&d&r, elektronlar say&s&
fakl&d&r.
3. Nükleonlar denir:
a) elektronlara ve protonlara
b) protonlara ve nötronlara
c) iyonlara ve elektronlara
d) nötronlara ve iyonlara
4. Atom çekirde'inde olmayan:
a) protonlar
b) elektronlar
c) enerji
d) nötronlar
5. Kütle numaras& 27 ve s&ra numaras& 13 olan
Alüminyum’un ne kadar elektronu vard&r?
a) 40 b) 27 c) 20 d) 13
6. Hangi tür yay&n&mda kütle numaras& de'i*mez?
a) ž; b) £; c) §; d) öyle yay&n&m olmad&'& an,
7. Hidrojen izotoplar&n&n kütle numaras& 1,
2 ve 3 tür. Çekirdekte her birine ait kaç nötron
vard&r?
a) 1, 2, 3
b) 0, 1, 2
c) 1, 2, 2
d) 1, 1, 1
156
8.
238
92
U atomun ne kadar nötronu vard&r?
a) 46 b) 92 c) 146 d) 192
9. Bir elektron atomun ne kadar elektronu var?
(Z = 8, A = 18).
a) 8
b) 10
c) 18
d) 26
10. Deuterium ve trisiyum d&rlar:
a) farkl& kimyasal elementler
b) ayn& kimyasal elementler
c) hidrojen izotoplar&
d) oksijen izotoplar&.
11. Hangi parçac&klar en büyük geçme gücüne
sahiptirler?
a) ž
b) £
c) §
d) her üçün ayn& gücü.
12. S&ralanan parçac&klardan hangisinin kütlesi
en büyüktür?
a) elektron
c) ž-parçac&k
b) proton
d) nötron.
13. Radyum’un yar& parçalanma periotu
T1/2= 1600 y&ld&r. Kaç y&l sonra dört kez azalacak?
a) t = 320 y&l
b) t = 2500 y&l
c) t = 3200 y&l
d) t = 250 y&l
14. Verilen kimyasal elementlerden hangi
çekirde'in 7 protonu ve 9 nötronu vard&r?
a)
14
7
N
b)
15
7
N
c)
16
7
N
d)
17
7
N
Ödevlerin çözümleri
Elektriksel ve mknats olaylar
1. Çekecek
2. Statik
4. Negatif
5. Elektroskop’a ayn& zamanda yakla*s&nlar. 6. E'er birbirini iterseler.
7. Yanl&*
1. Elektriksel alan&
2. Elektronlar ve iyonlar
3. Yük ve elektron
4. 1 C
2. 2A.
4. 9A
3. b).
5. a).
2. Hay&r. 3. Kapal& devre.
4. Aç&k devre
5. Kaynakta hareket.
6. Aç&k devre.
3. Is&t&c&. 4. Is&t&lacaklar.
6. Akkor gazlar.
7. Gazlar&n ayr&lmas&.
1. 3,6 V; 18 V; 24 V
3. Gerilim; 1,2 V
6. 0,1 V. 7. Azal&r
1. 2,58 K^; 800 ^; 40 000
^; 1200 M^ 3. a) 4 kez
ço'al&r; b) 3 kez azal&r; c) 5
kez azal&r
1. 0,25 A
2. Evet; R1 = 25 ^; R2 = 50 ^;
3. RFe = 0,5 ^; Rcon = 50 ^.
2. Paralel; R1 = 2,4 ^; R2= 0,6
^. 3. R = 4,5 ^.
4. R1 = 100 ^; I = 2,2 A.
1. 4 mikro farad.
2. Kondenzatör fazlas&n& kabul
eder. 3. Hay&r; elektriksiz kalacaklar. 4. Aktif yüzey “S” ço'ald&'&
için.
1. I = 7 A. 2. I=9,1 A; 4,5
kWh.
3. P=30,4 KW; U=380,6 V.
4. 7,5 kWh. 5. P=1000 W.
6. P=0,6 W. 7. P=36 W.
8. P=0,0016 MW. 9. P=101,2 W.
10. I=4 A. 11. P=1,5 KW.
Ik
2. 100 mA. 4. 5 mA’e kadar.
5. Farkl& *iddet.
1. Farkl& m&knat&slar&n ayn& kutuplar& birbirine yap&*mas& daha
*iddetlidir, farkl& m&knat&slar&n
farkl& kutuplar& birbirine dokundurulursa yap&*ma *iddeti azal&r.
2. Birle*tirici k&s&mlar da'&lacak. 3.
<'nelerin kenarlar& farkl& kutuplu oldu'u
için. 4. ‰ekil B.’de birbirini çekerler, ‰ekil
A. ve ‰ekil C.’de birbirini iterler.
5. A*a'&daki uçlarda ayn& m&knat&s kutuplar& olu*ur.
7. a) spirali daha fazla çeken olan&; b) evet,
uzamalar ayn& ise
Düün ve cevapla (sayfa 56)
1. M&knat&s i'nesinin durumundan m&knat&s kuvvet çizgileri
belli edilir, yada sa' el kural& ile ve
ak&m yönü ile. 3. Sa' el kural& ile belli
edilir. 4. b)
Düün ve cevapla (sayfa 61)
1. Lamba tekrar &*&k verecektir.
2. M&knat&s i'nesi dönecektir. 3. c).
4. Demir çekirdekli bobin (induktans
kalemi).
5. Bobinlerin yak&n kenarlar& ayn&
m&knat&s kutuplu olduklar& için birbirini iterler. 7. B=0,6T. 8. b).
9. a) birbirini çekerler; b) birebirini
iterler.
1. a) 110 V; b) 11 V; c) 220 kV.
2. 48 sarg&. 3. I= 110 A.
4. U2= 24 V.
5. 1,2 V; 120 V; 12 V;
1. Evet; 2. 2. Do'ru orant&l&. 3.
Hay&r. 6. Saydam.
9. 0,14 h. 10. Hay&r. 11. Hay&r.
13. Evet. 14. Ay’&n kararmas& (al&nmas&).
15. Güne*’in kararmas& (al&nmas&).
1. b). 2. b).
4. 7 m. 6. Evet.
1. Razliçni se ogledalata.
2. Tümsek. 3. Fokus noktas&nda.
4. Düz. 5. 5,13 cm. 6. 20 cm.
1. De'i*tirmez. 2. H&z&n de'i*mesi. 3. Dü*en aç&, s&f&r derece.
4. H&z oran&. 5. 1,81. 6. a) optiksel da'a yo'un; b) optiksel ortam
de'i*ir; c) 0,7.
1. Mutlak yans&ma.
5. S&n&r aç&s&. 8. I*&n “3”.
13. d) I*&n “4”.
1. Kesintisiz; çizgisel.
2. b) En ba*&; 3. Mor, k&rm&z.
4. Farkl& h&zlar.
2. Daha incesi. 3. 16,7 D. 4. 2 m.
5. a). 7. Reel olanlar. 8. 2F.
9. <majiner. 10. 30,3 cm.
12. a) ve b) toplay&c&, c) ve d) da'&t&c&.
14. 12 kez kadar.
1. Sar&, k&rm&z&, ye*il, siyah.
2. K&rm&z& ve mavi.
3. Mor.
Titreimler ve dalgalar. Ses
1. A, enine dalgalar; B, boyuna dalgalar. 2. a) B; b) A; c) C.
3. a) ¢= 3 m; b) f= 2 Hz;
c) v= 4 m/s. 4. a) f= 2 Hz; b) v= 4 cm/s.
Atom ve nükleer zik
1. 10. 2. r) 120.
3. 27 proton ve 32 nötron.
4. Alfa &*&nlar& 4 · 1840 kez
ç&var&nda. 5. Z1=Z+1, A1=A-4.
6. t=2 · T1/2 = 2 · 15 = 30 gün.
157
Büyüklükler, birimler, kavramlar
A
absorbe etmek
aç&
ak&m
ak&m kayna'&
ak&m *iddeti
alfa &*&nlar&
amper kuvveti
ampermetre
amplitüt
anyon
anot
atom
atom bombas&
ayna
ayr&*ma
B
ba'lama
benzerlik
beta yay&n&m
bo*alma
bo*luk
boyuna dalgalar
buharla*t&r&c&
büyüteç
Ç
çekim
çekirdek fuzyonu
çekirde'in
parçalanmas&
çip
ço'alma sabitesi
çukur
D
dalga uzunlu'u
dalga kaynaklar&
da'&t&c&
demet
diot
dioptri
dipol
direnç
dirençler
do'al radioaktivite
do'al m&knat&s
dozimetre
dürbün
düzlem
E
elektrikle*me
elektrisite
elastiksel ortamlar
elektriksel gerilim
elektriksel ak&m
elektriksel yük
elektroliz
elektriksel devresi
elektrolit
elektrod
elektrokimyasal
elektriksel k&v&lc&m
elektriksel boru
elektron
elongasyon
elektrom&knat&s
enerji
F
farad
faradey
faz
faz iletkenleri
foton
fokus
fokus usakl&'&
fotograf emülsiyon
frekans
G
gra+k
gama &*&nlar&
gazlar
gezegen modeli
görüntü
göz aksakl&klar&
gözetleme
göz
gözlükler
güne*
güney kutup
H
h&z
I
&s&t&c&
&*&k kayna'&
&*&k
iletim hatt&
iletken
imajiner
induktans jeneratörü
infra ses
i*
iyon
iyonla*ma
iyonla*t&r&c&
iyonla*t&r&c& yayn&m
J
jeneratör
K
kalem
kalorimetre
katod
karakteristik
kar&*&m
kesit
k&r&lma
k&r&lma indisi
kolektor
komutator
kondenzator
kulon
küre
küresel
kütle a'&rl&'&
kristal
L
lazör
lens
lamba
M
mercek
mikroskop
m&knat&s
m&knat&s alan&
m&knat&s kutuplar&
m&knat&s meridiyan&
m&knat&s *iddet çizgileri
mutlak yans&ma
N
negatif iyon
neutronlar
nukleer kuvvetler
nukleer patlama
nukleer santral
nukleonlar
O
objektif
okular
olay
om
ommetre
optik
uzakgörme
uzunluk
Ö
öz
Ü
üçfazl&
P
paralel
periodiksel hareket
pil
pozitif iyonlar
pozitron
primul
prizm
protonlar
V
vatmetre
volt
voltmetre
voltamper vakumu
R
radioaktivite
radioaktif elementleri
radioaktif hastal&'&
radioaktif izotoplar&
radioaktif &*&nlar&
radioaktif miktar&
reel
rekombine
S
ses
ses dalgalar&
sigorta
s&ra numaras&
s&v&lar
spesi+k direnç
suprailetkenlik
*ekil
*iddet
T
tablo
termometre
termoelektronik
yay&n&m&
titre*me
topraklama
toplay&c&
transmisiyon
transistör
triod
tubus
tümsek
U
ultrases
Y
yak&ngörme
yal&tkan
yank&
yans&ma
yans&tma
yapay m&knat&s
yapay radioaktivite
yar&iletken
yay&n&m
y&ld&r&m
yükseltici
Z
zincirleme reaksiyonu