ITAP_Fizik Olimpiyat Okulu

ITAP_Fizik Olimpiyat Okulu
1.Seviye Manyetik_5 Deneme Sınavı: 9 Mart – 12Mart 2014
at
O
ku
lu
01. Yarıçapı R=5cm olan homojen bir bakır diski (şekilde A ile işaretlenen disk), şiddeti
B=0.2T olan homojen bir manyetik alanda bulunmaktadır. Manyetik alanın yönü diske dik
olarak şekilden içeriye doğrudur. abAa devrede r=10Ω’luk direnç ve bir ampermetre
bulanmaktadır ve devrede akım geçebilmektedir (şekilde a ve b noktalarında disk dönmesine
rağmen, kaynağın uçlarıyla sürekli bağlanmaktadır, kayan anahtarlar denir). Disk f = 3( s −1 )
sabit bir frekansla dönmektedir. Böyle bir sistem bir indüksiyon jeneratörü oluşturuyor.
Manyetik alan ve açısal hız zıt yöndedir. Bu verilere devrede ne kadar büyüklükte ve hangi
yönde akım geçecektir? a-b kısmın ve ampermetrenin direncini ihmal ediniz.
A)0.17(mA) B)0.27(mA) C)0.37(mA) D)0.47(mA) E)0.57(mA)
lim
pi
y
02. Uzunluğu l=1m olan yatay bir çubuk uçlarından birisinden geçen dikey bir eksene göre
bilinen bir f frekansla homojen bir manyetik alanda dönmektedir. Alanın şiddeti B=50μT,
yönü ise açısal hızın yönüyle aynıdır. Çubuğun uçlarında U=1mV gerilim oluşturmak için
frekans f ne olmalıdır?
A)3.4(s-1)
B)4.4(s-1)
C)5.4(s-1)
D)6.4(s-1)
E)7.4(s-1)
iz
ik
O
03. Uzunluğu l=20cm, sarım sayısı N=320, kesit alanı ise S=3cm2 olan silindirik bir bobine
bir çember geçiriliyor. Bobinden geçen I=3A’lik akım t=1ms süre içinde kesiliyor. Bu sürede
çemberdeki oluşan indüksiyon emk’sının ortalama değeri ne kadardır?
A)5.81(mV) B)4.81(mV) C)3.81(mV) D)2.81(mV) E)1.81(mV)
AP
_F
04. Uzunluğu l=20cm, sarım sayısı N=320, kesit ise alanı S=3cm2 olan demir çekirdekli
silindirik bir bobine bir çember geçiriliyor. Bobindeki geçen I=3A’lik akım t=1ms süre
içinde kesiliyor. Bu sürede çemberdeki oluşan indüksiyon emk’sının ortalama değeri ne
kadardır?
A)0.5(V)
B)0.6(V)
C)0.7(V)
D)0.8(V)
E)0.9(V)
IT
04. Uzunluğu l=144cm, sarım sayısı N=2000, çapı ise D=5cm olan demir çekirdekli silindirik
bir bobine bir çember geçiriliyor. Bobinden geçen I=2A’lik akım t=2ms süre içinde kesiliyor.
Bu sürede çemberdeki oluşan indüksiyon emk’sının ortalama değeri ne kadardır?
A)0.57(V)
B)1.57(V)
C)2.57(V)
D)3.57(V)
E)4.57(V)
06. Sarım sayısı N=200, alanı ise S=4cm2 olan çembersel bir bobin, şiddeti B=0.1T olan
homojen yatay bir manyetik alanda T=0.2s periyotla bir eksene göre dönmektedir. Dönme
ekseni, manyetik alana dik olan çemberin çapıdır. Bobinde oluşan indüksiyon emk’sını
zamanın fonksiyonu olarak bulup maksimum değerini hesaplayınız.
A)451(mV) B)351(mV) C)251(mV) D)151(mV) E) 51(mV)
07. Uzunluğu l=20cm, sarım sayısı N=400, kesit alanı ise çekirdekli bir bobinin indüktansını
bulunuz. Çekirdeğin bağıl geçirgenlik kat sayısı μ = 400 .
A)0.662(H) B)0.562(H) C)0.462(H) D)0.362(H) E)0.262(H)
08. Sarım sayısı N, çapı D, uzunluğu l=25cm, direnci ise R=0.2Ω olan bir bobin kesit alanı
s=1mm2 olan ince bir bakır telden yapılmıştır. Bu verilere göre bobinin induktansı ne
kadardır?
A)55(μH)
B)45(μH)
C)35(μH)
D)25(μH)
E)15(μH)
A)1.55(μWb); 0.71(mH)
D)4.55(μWb); 0.71(mH)
B)2.55(μWb); 0.71(mH)
E)5.55(μWb); 0.71(mH)
ku
lu
09. Uzunluğu l=20cm, sarım sayısı N=400, çapı ise D=3cm olan bir bobin I=2A’lik bir akım
geçirmektedir. Bobinin induktansını ve kesitinden geçen manyetik akıyı ( Φ 0 ) bulunuz.
C)3.55(μWb); 0.71(mH)
at
O
10. Çapı D=4cm, indüktansı ise L=1mH olan, bir katmanlı, çekirdeksiz bir bobin çapı
d=0.6cm olan telden yapılmıştır. Sarımlar aralıksız bobinin silindirine sarılıdır. Bobinin
sarım sayısı ne kadardır?
A)680
B)580
C)480
D)380
E)280
lim
pi
y
11. Sarım sayısı N=500, kesit alanı S=20cm2, induktansı ise L=0.28H olan, demir çekirdekli
bir bobinde I=5A akım geçmektedir. Bu durumda çekirdeğin bağıl geçirgenlik kat sayısı (μ)
ne kardır?
A)1293
B)1393
C)1493
D)1593
E)1693
ik
O
12. Uzunluğu l=50cm, kesit alanı S=2cm2 olan bir bobinin induktansı L=0.2(μH) dir.
Manyetik alanın enerji yoğunluğu W0=1mJ/m3 olması için bobinden ne kadar büyüklükte
akım geçmelidir?
A)2.5A
B)2.0A
C)1.0A
D)0.5A
E)1.5A
_F
iz
13. İnduktansı L=1mH olan bir bobinde I=1A akım akmaktadır ve bu durumda bobinin bir
sarımından geçen akı Φ 0 = 2μWb dir. Buna göre sarım sayısı ne kadardır?
A)800
B)700
C)600
D)500
E)400
AP
14. Demir çekirdekli bir bobinin uzunluğu l=1m, kesit alanı S=10cm2, birim sarımdan geçen
manyetik akı ise Φ 0 = 1.4mWb dir. Bu durumda bobinin induktansı L=0.44H olduğuna göre
IT
bobinden geçen akım I ve çekirdeğin bağıl geçirgenlik kat sayısı μ ne kadardır?
A)μ=1500; I=1.6A. B)μ=1393; I=2.6A. C)μ=1003; I=1.6A. D)μ=1003; I=2.6A.
E)μ=1393; I=1.6A.
15. Uzunluğu l=50cm, kesit alanı S=10cm2, sarım sayısı ise N=20000 olan çekirdekli bir
bobinde I=5A’lik bir akım geçmektedir, birim sarımdan geçen manyetik akısı ise
Φ 0 = 1.6mWb dir. Ferromanyetik çekirdeğin B = f ( H ) bilinmeyendir. Bu verirle bobinin
induktansı (L) ve bağıl geçirgenlik kat sayısı (μ) ne kadardır?
A)μ=6.4; L=1.4(H) B)μ=7.4; L=2.4(H) C)μ=8.4; L=4.4(H) D)μ=9.4; L=5.4(H)
E)μ=6.4; L=6.4(H)
16. Uzunluğu l=50cm, kesit alanı S=10cm2, sarım sayısı ise N=1000 olan demir çekirdekli
bir solenoidten I akımı geçmektedir. Solenoidin induktansı ne kadardır? eğer:(a)I=0.1A;
(b)I=0.2A; (c)I=2A ise bulunuz.
A)(a)8(H);(b)6(H);(c)0.85(H)
B)(a)6(H);(b)4(H);(c)0.95(H)
C)(a)5(H);(b)4(H);(c)0.55(H)
D)(a)8(H);(b)6(H);(c)1.0(H)
E)(a)8(H);(b)6(H);(c)2(H)
ku
lu
17. Induktansları L1=0.2H ve L2=0.8H olan iki bobin manyetik olmayan ortak bir çekirdeğe
sarılıdır. 2.bobinin direnci R2=600Ω dur. 1. bobinde geçen I1=0.3A’lik akım t=1ms süre
içinde kesiliyor. 2. bobinde ne kadar büyüklükte I2 akım oluşacaktır?
A)0.1A
B)0.2A
C)0.3A
D)0.4A
E)0.5A
B)64(mC)
C)74(mC)
D)84(mC)
E)94(mC)
at
A)54(mC)
O
18. Kesit alanı s=1mm2 bakır telden yapılmış, alanı ise S=25cm2 olan karesel bir çerçeve,
şiddeti B=0.1T olan homojen bir manyetik alana yerleştiriliyor. Çerçevenin düzleminin dikey
birim vektörü B vektörüne paraleldir. Manyetik alan B'nin yok edildiği sürede çerçevede ne
kadar miktarda yük akacaktır? (Bakır telin öz direnci ρ = 1.7 ⋅ 10−8 ( Ω ⋅ m ) )
lim
pi
y
19. Sarım sayısı N=200, alanı ise S=12cm2 olan çembersel bir bobin, şiddeti B=0.05T olan
homojen bir manyetik alana yerleştiriliyor. Çembersel bobinin direnci R=40Ω, düzleminin
dikey birim vektörü ise B vektörüyle α = 600 açı yapmaktadır.. Manyetik alan B yok edildiği
sürede bobinde ne kadar miktarda yük akacaktır?
A)0.25(mC) B)0.20(mC) C)0.15(mC) D)0.10(mC) E)0.05(mC)
ik
O
20. Yarıçapı r=2cm, direnci ise R=1Ω olan telden yapılmış bir çember, şiddeti B=0.2T olan
homojen bir manyetik alana yerleştiriliyor. Çember düzleminin dikey birim vektörü B
vektörüne paraleldir. Çember, manyetik alana dikey durumdan paralel duruma getirildiği
sürede telde ne kadar miktarda yük akacaktır?
A)0.65(mC) B)0.55(mC) C)0.45(mC) D)0.35(mC) E)0.25(mC)
AP
_F
iz
21. Uzunluğu l=21cm, kesit alanı S=10cm2, sarım sayısı N2=200, solenoid şeklinde olan
bobinde I=5A akım geçmektedir. Solenoide, sarım sayısı N1=50 ve uçları iç direnci R=1kΩ
olan bir balistik galvanometreye bağlı olan, 2. bir bobin sarılıyor. Solenoidteki akım
açıldığında balistik galvanometrenin iğnesi k=30 birime kadar bir atma yapıyor.
Galvanometreye bağlı olan bobinin direncini ihmal ederek bu verilere göre galvanometrenin
balistik sabitini (c) bulunuz.
IT
İpucu: Balistik bir galvanometreden akım geçtiğinde galvanometrenin okuyucu iğnesi
galvanometreden bilinen bir sürede geçen yükün miktarına, q, orantılıdır. Bu zaman süresini
artırmak için galvanometrenin iç direnci normal ampermetrelere göre çok daha büyük
olmalıdır (kΩ mertebesinde). Galvanometreden geçen yük miktarı q = c ⋅ k ’ya eşittir, burada
k galvanometrede okuyan birim sayısı, C ise galvanometrenin balistik sabitidir.
B)2·10-8C/bölüm
C)3·10-8C/bölüm
D)4·10-8C/bölüm
A)1·10-8C/bölüm
E)5·10-8C/bölüm
22. Bir elektromıknatısın kutupları arasında oluşan homojen bir manyetik alanın şiddetini
ölçmek için, sarım sayısı N=50, kesit alanı ise S=2cm2 olan çembersel bir bobin kullanılıyor.
Bobinin uçları, balistik kat sayısı C = 2 ⋅ 10−8 C / bölüm iç direnci ise R=2kΩ olan bir balistik
galvanometreye bağlı olup, düzlemi manyetik alana dik şekilde kutuplar arasında
yerleştiriliyor. Bobin manyetik alandan hızlı bir şekilde alındığında balistik galvanometrenin
iğnesi k=50 bölüme kadar atma yapıyor. Galvanometreye bağlı olan bobinin direncini ihmal
ederek bu verilere göre manyetik alanın şiddetini bulunuz.
ku
lu
İpucu: Balistik bir galvanometreden akım geçtiğinde galvanometrenin okuyucu iğnesi
galvanometreden bilinen bir sürede geçen yükün miktarına, q, orantılıdır. Bu zaman süresini
artırmak için galvanometrenin iç direnci normal ampermetrelere göre çok daha büyük
olmalıdır (kΩ mertebesinde). Galvanometreden geçen yük miktarı q = c ⋅ k ’ya eşittir, burada
k galvanometrede okuyan birim sayısı, c ise galvanometrenin balistik sabitidir.
A)0.1T
B)0.2T
C)0.3T
D)0.4T
E)0.5T
O
lim
pi
y
at
O
23. Demirin manyetik geçirgenliği ile manyetik alan şiddetiyle bağlantısını H = f ( μ ) ilk
olarak Rus bilim adamı Stoletov araştırdı. Araştırmalarında Stoletov demir örneğini toroid
şeklinde alıp ona iki bobin sarıyor: birinci bobinden akım geçiriliyor; 2.bobin ise bir balistik
galvanometreye bağlanıyor. 1. bobinde I büyüklüğünde akımın yönü hızlı bir şekilde
değiştirildiğinde 2.bobinle bağlı olan galvanometrenin iğnesi α açısı (bölüme) kadar atma
yapıyor. Stoletov’un deneyinde toroidin kesit alanı S=1.45cm2, uzunluğu l=60cm, 1.bobinin
sarım sayısı N1=800, 2.bobinin ise N2=100'dür. Galvanometrenin balistik sabiti
C = 1.2 ⋅ 10−5 C / bölüm , galvanometrenin devresinin direnci R=12Ω'dur. Deneyin sonuçları
aşağıdaki tabloda veriliyor.
I(A)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
48.7
148
208
241
256
α(bölüm)
Bu verilere göre deneyde kullanılan demir çekirdeğin geçirgenliğini H manyetik alanın
fonksiyonu olarak bulunuz ve grafiğini çiziniz. I=0.3A için cevabınızı açıkça yazınız.
A)μ=3055; H=400(A/m)
B)μ=1055; H=400(A/m)
C)μ=2055; H=400(A/m)
D)μ=4055; H=400(A/m)
E)μ=5055; H=400(A/m)
AP
_F
iz
ik
24. Demirin geçirgenliğini ölçmek için, kesit alanı S=4cm2, uzunluğu ise l=50cm olan
demirden bir toroid yapılıyor ve ona iki bobin sarılıyor: birinci bobinden akım geçiriliyor;
2.bobin ise bir balistik galvanometreye bağlanıyor. 1. bobinde I=1A büyüklükte geçen
akımın yönü hızlı bir şekilde değiştirildiğinde 2.bobine bağlı olan galvanometreden geçen
yük q=0.06C'dur. 1.bobinin sarım sayısı N1=100, 2.bobininki ise N2=1000'dir.
Galvanometrenin devresinin direnci R=20Ω olduğuna göre deneydeki koşullar altında
demirin bağıl geçirgenlik kat sayısı μ ne kadardır?
A)μ=1500
B)μ=1400
C)μ=1300
D)μ=1200
E)μ=1100
IT
25. Elektrikli bir lambanın direnci R=10Ω. Lamba, direnci r=1Ω, indüktansı ise L=2H olan
bir bobinle 12V’luk bir aküye bağlanır. Eğer lambanın ışıması, gerilimi U=6V olduğunda
gözlenmeye başlıyorsa, lamba açıldıktan ne kadar süre sonra ışımaya başlayacaktır?
A)0.185(s)
B)0.175(s)
C)0.165(s)
D)0.155(s)
E)0.145(s)