Fizika_8_tur by Ministry of education and sience

Simeon Ge oski

Ferdinand Nonkulovski

Sekizinci s n f Sekiz y ll k ilkรถ retim

DĂźzenleyen: Prof. d-r Nevenka Andonovska Valentina Popovska, Prof. Gorgi lievski, Ăś retmen LektĂśr: Emiliya VeliĂ§kova lustratĂśr: Boban Avramovski Makedonca'dan TĂźrkĂ§e'ye Ă§eviri: Aybeyan Selim aban abani Dil redaksiyonu: Dr. Fatima Hocin Doc. Dr. Fadil Hoca LektĂśr: Feyhan Ru id Bilgisayar tasar m ve dizayn: Boban Avramovski DimĂ§e Ge oski MilĂ§o Avramoski DĂźzelten: Yazarlar Yay nc : Makedonya Cumhuriyeti E itim ve bilim bakanl Bask : Ă&#x153;skĂźp Dooel Gra k merkezi Tiraj: 700 Makedonya Cumhuriyeti E itim ve bilim bakanl 'n n 23.04.2010 tarihli 22-2350 say l karar yla bu k tab n kullan lmas na izin verilmi tir.

CIP - â&#x20AC;&#x153; . â&#x20AC;? , 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

ELEKTR K VE MANYET K OLAYLAR

T TRE MLER VE DALGALAR. SES

I IK OLAYLARI

107

ATOM VE NÜKLEER F Z K

143

ÖDEVLER N ÇÖZÜMLER

157

BÜYÜKLÜKLER, B R MLER, KAVRAMLAR

158

SEVG L Ö RENC LER! 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

ELEKTR K VE MANYET K OLAYLAR Elektrik yükleri ve bunlar n kar l kl etkile imi

Elektrik ak m n n i i ve gücü

Elektronlar, iyonlar ve elektrik

Elektrik okunun tehlikeleri ve korunma

Elektrik. letkenler, yal tkanlar ve yar iletkenler

M knat slar ve manyetik alan

Elektrik devresi ve unsurlar

Elektri in m knat sl k etkisi

Elektik ak m n n etkileri

Elektrik ak m n n geçti i iletkene m knat s alan n n etkisi

Elektrik gerilimi

Elektromanyetik indüksiyon

Elektrik direnci

Alternatif ak m elde etme. Jeneratör

Om kanunu

Transformatörler

Harcay c lar n elektrik devresine ba lanmas

Yar iletkenler

Elektik s as . Kondansatörler

Yar iletken cihazlar

Elektrik yükleri ve bunlar n kar l kl etkile imi 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.

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.

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

Elektriklenmi cisimlerin kar l kl etkile imi 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.

cam çubuk

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.

Resim. 1.11

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.

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).

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)

Elektrik in üans 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 alan n n etkisiyle nötral cisimlerde, elektrik yüklerinin ayr mas olay na elektrik in üans 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.

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 ö rendi inizi 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?

Resim. 1.16

8. Metal topuz neden çubu'u önce kendine çekmekte, daha sonra itmektedir?

Resim. 1.16

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 ta y c lar 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 (elektronlar n), 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

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 miktar d r. Elektrolitlerde elektrik ta y c lar 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 ta y c lar 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?

Ara t ral m: 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 iyonlar n ve serbest elektronlar n meydana gelmesi olay na iyonla ma 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 ak m iletkenleri iyonlar ve elektronlard r. 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

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 ö rendi inizi 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?

Elektrik. letkenler, yal tkanlar ve yar iletkenler 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

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 ak m 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 ak m n belirleyen en önemli büyüklü ü onun iddetidir. Elektrik ak m iddeti I har yle i aret 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 ak m iddetini ölçen uluslar aras ölçü birimi 1 amper (A) d r. 1 kulonluk elektrik yükünün iletkenin eksen kesitinden 1 saniyede geçmesiyle elde edilen elektrik ak&m&n&n *iddeti 1amperdir. Yukar&daki ba'&nt&dan:

Amperden daha büyük ve daha küçük ölçü birimleri unlard r: 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 ö rendi inizi 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.

tel Resim. 3.9

Elektrik devresi ve unsurlar Hayat n zda hiç elektrik ak m n 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)

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 k s mlardan olu maktad r: elektrik ak m kayna ve kayna a iletkenlerle ba l harcay c . 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

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 ak m n n 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

Aç k 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 olmay n z! Semboller ve i aretler

<letken

ba'l& teller

anahtar

ampül

Resim. 4.8

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 ö rendi inizi 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

Elektrik ak m n n 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

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

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

I k 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. M knat s 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

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 süpstans n elektrolitte elektrik ak m yard m yla elektrotlarda yo unla mas na 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 ö rendi inizi 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?

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 alan n n herhangi bir noktas na bir elektrik yükünün sonsuzdan aktar lmas yla yap lan i e 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.

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 alan n n kuvvetlerine z t alan n belli bir noktas na ta mak için gereken i 1J ise bu noktan n 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.

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. Hesaplayal m: elektrik potansiyeli =

i elektrikle me

A q

volt =

jul kulon

1V=

1J 1C

A – yap lan 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 alan n n belli bir noktas nda birim elektrik yükünün potansiyel enerjisinin ölçüsüdür. Alan n 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 alan n n iki farkl noktas aras ndaki potansiyel farka gerilim (U) denir, yani U = Z 2 - Z1

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. Hesaplayal m: 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 U M2 Voltun daha büyük birimleri unlard r: 1kV = 1000V (kilovolt) 1MV = 1 000 000 V (mega volt) 1GV = 1 000 000 000 (giga volt)

Voltun daha küçük birimleri unlard r: 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

Ne kadar ö rendinizi 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!

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

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 ak m iddetine etki etmesi olay na elektrik direnci denir ve R ile i aret edilir. Elektrik direnci ölçü bürümü 1 om dur (1 ). 1V’luk gerilimi olan iletkenin uç noktalar ndan 1A’lik elektrik ak m iddeti geçerse iletkenin direnci 1 dur.

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 nas l aç klayal m? Metallerde elektrik yüklerinin ta*&y&c&lar& gerilim etkisiyle hareket eden serbest elektronlar&n

Resim. 7.4

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 ba l oldu unu 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 yap s yla 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.

Yapm&* oldu'umuz deneyden anla*&l&yor ki: elektrik direnci iletkenin uzunlu uyla (l) do ru orant l d r; iletkenin eksen kesitinin alan (S) ve maddenin Ăśz direnciyle ( ) ise ters orant l d r.

Ă&#x2013;devlerin Ă§ĂśzĂźmĂźnde Ă§ok defa a*a'&daki formĂźllere de ihtiyaĂ§ duyulur:

S S S S

Bir sĂźpstans&n Ăśz direnci ( ) uzunlu'u 1m ve eksen kesitinin alan& 1m2 olan maddenin elektrik direncidir. Ă&#x2013;z direnci ĂślĂ§Ăź birimi m dir. Fakat pratikte daha fazla sistem d&*& ĂślĂ§Ăź birimi kullan&lmaktad&r.

Tablo T-2 de baz& sĂźpstanslar&n Ăśz direnci verilmi*tir. Tablolarda sĂźpstanslar&n Ăśz direnĂ§leri yaz&ld&'&nda genelde oda s&cakl&'&nda (20Â°C) ĂślĂ§Ăźlen direnĂ§lerdir. Is&nmak iĂ§in kullan&lan cihazlar&n devrede yĂźksek Ăśz dirence sahip olan maddeler kullan&l&r. Genelde bu cihazlar&n &s& saĂ§an k&s&mlar& sekas, volfram, nikel v.s. gibi maddelerden yap&lmaktad&r. Ă&#x2013;rnek: Uzunlu'u 50 m, eksen kesitinin alan& 2,5 mm2 ve Ăśzdirenci 0,017 olan bak&r telinin direnci ne kadard&r? l_`_wx_{|_S = 2,5 mm2|_ _`_x}x~ _Â&#x20AC;Â mm2_Â&#x201A;_{|_R = ? S

SĂźpstans

gĂźmĂź* bak&r alt&n aluminyum volfram Ă§inko nikel platin demir Ă§elik 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&Ă§akl&'&n de'i*mesiyle direnĂ§ de de'i*ir. Ă&#x2013;rne'in: 100W ampĂźlĂźn so'uk oldu'u zaman direnci 45 tir, tel &s&nd&'&nda ise direnci 480 olur (11 defa daha bĂźyĂźk).

Ne kadar Ăś rendi inizi kontrol ediniz 1. Ă&#x2013;lĂ§Ăź birimlerini daha kĂźĂ§Ăźk ve daha bĂźyĂźk birimlere dĂśnĂź*tĂźrĂźnĂźz: a) 2580^ kaĂ§ k ^ dur b) 0,8 k ^ kaĂ§ ^ dur c) 0,4 M ^ kaĂ§ ^ dur d) 1,2 k ^ kaĂ§ M ^ dur. 2. <letkenlerin yap&s&n& olu*turan bir kaĂ§ madde say&n&z. 3. A*a'&daki veriler iĂ§in direnĂ§ 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_Â&#x192;Â&#x20AC;Â&#x201E; S (mm2) _Â&#x192;Â&#x20AC;Â&#x201E; (m) ? 3 4 23

1 ? 2,5 0,5

1,1 0,017 ? 0,023

2 30 100 ?

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)

Devrenin *ematik gösterili*i resim 8.2 de verilmi*tir.

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_

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 ak m iddeti gerilim daha büyük ve direnç daha küçük oldu u zaman daha büyüktür. Bu formül *u *ekilde de yaz&labilir:

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 dü ü ü 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.

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

demir teli

U(V)

Harcay c lar n elektrik devresine ba lanmas

Seri ba lama Yeni y&l Ă§am a'ac&na takt&'&m&z ampĂźllerin birbirine ba'l& oldu'unu farketmi*siniz (resim 9.1). Onlardan bir ampĂźl bozulursa di'erleri de Ă§al&*m&yor fakat bu koridordaki di'er ampĂźllerde geĂ§erli de'ildir.

Resim. 9.1

AmpĂźllerin 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 gĂśsterilmi*tir. Bir Ă§ocu'un sol eli di'er Ă§ocu'un sa' elini tutarak ve buna benzer *ekilde bir halka yap&lm&*t&r. Elektrik devresinde bu tĂźr ba' siz kendiniz de *u elemanlarla yapabilirsiniz: elektrik ak&m& kayna'& (4.5 V lĂźk batarya), birkaĂ§ ampĂźl ve iletkenler (resim 9.3 a). Devrede ampĂźllerin say&s& Ă§o'al&rsa ampĂźllerin &*&'& zay&>amaya ba*layacakt&r. E'er elektrik devresinden bir ampĂźl Ă§&kart&l&rsa o zaman tĂźm di'er ampĂźller de &*&k yapmayacaklard&r. Bir ampĂźlĂźn devreden Ă§&kart&lmas&yla devrede kesinti olur, di'er ampĂźller de &*&k yapmaz Ă§ĂźnkĂź bununla elektrik devresinde ak&m akmaz. Resim 9.3 b) elektrik devresinin *ematik gĂśsterili*inden *unu anl&yoruz: her ampĂźlde elektrik ak&m *iddeti e*ittir yani I = I1 = I2 = I3 tĂźr; gerilim ise tĂźm ampĂźllere da'&lacakt&r ve da'&lan tĂźm gerilimlerin toplam& ilk gerilime e*it olacakt&r. Yani U = U1 + U2 + U3â&#x20AC;&#x2122; tĂźr. Yukar&daki e*itli'e Om kanununu (U = I Â&#x2DC; R) kullan&rsak I Â&#x2DC; R I Â&#x2DC; R1 I Â&#x2DC; R2 I Â&#x2DC; R3 / : I elde ediyoruz. E*itli'i elektrik ak&m *iddetiyle bĂśldĂźkten sonra a*a'&daki formĂźl elde edilir: R

Resim. 9.2

R1 R2 R3

Seri eklinde ba l harcay c lar n toplam direnci harcay c lar n ayr ayr direnĂ§lerinin toplam na e ittir. Ă&#x2013;rnek: 4 ^, 6 ^ ve 12 ^ â&#x20AC;&#x2DC;luk direnĂ§ seri *eklinde ba'l& devrenin direnci ne kadard&r? R = R1 + R2 + R3, R = 22 ^

Resim. 9.3

Paralel ba lama

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 I 1 I+ I2I + II3 ten a*a'&daki ba'&nt&lar& elde ediyoruz: Resim. 9.7

Tüm direncin çarp msal tersi ayr ayr harcay c lar n dirençlerinin çarp msal terslerine e ittir.

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 ba lama

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.

I = I1 + I2

Resim. 9.8

Ne kadar ö rendi inizi 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.

I1 = 0,4 A

R123

R23 R2

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?

Elektrik s as (kapasitesi). Kondansatörler Ara t ral m: <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 elektri i di er levhada negatif elektri i 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 s as n 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).

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_ _

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.

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 ö rendi inizi 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

Resim. 10.15

Elektrik ak m n n i i ve gücü Elektrik ak m n i i 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 q = I · t, elde edilir. Yap&lan i* için ise *u formül elde edilir: A = U · I · t elde edilir.

Devreye daha fazla harcay&c& ba'lan&rsa, i* iĂ§in geĂ§erli olan ifade hepsi iĂ§in ayr& ayr& geĂ§erli olacakt&r, bu durumda ise harcay&c&n&n uĂ§ noktalar&nda gerilimin dĂź*Ăź*Ăź meydana gelecektir. Herhangi bir harcay&c&dan elektrik ak&m&n&n geĂ§erek yapaca'& i*: harcay&c&n&n uĂ§ noktalar&ndaki gerilim dĂź*Ăź*ĂźnĂźn (U), elektrik ak&m *iddetinin (I) ve elektrik ak&m&n&n akma zaman&n&n (t) Ă§arp&m&na e*ittir. Ă&#x2013;rnek: Kayna'&n gerilimi 6V, devrede I = 0,4 Aâ&#x20AC;&#x2122;lik elektrik ak&m *iddeti akar. 15 s iĂ§in elektrik ak&m& ne kadar i* yapacakt&r? =? Verilmi* olanlar: U_`_Â&#x152;_Â&#x2018;|_I_`_x}Â&#x2019;_Â&#x201C;|_t_`_~w_Â&#x201D;|_A

Ă&#x2021;ĂśzĂźm:

Zameni Ceyms Cul

Elektrik i in ĂślĂ§Ăź birimleri

Vat saniye Ă§ok kĂźĂ§Ăźk ĂślĂ§Ăź birimi oldu'u iĂ§in daha bĂźyĂźk olanlar& kullan&l&r 1s yerine 1 saat al&n&r. ~_Â&#x2022;_`_Â&#x2013;Â&#x152;xx_Â&#x201D;|_~_Â&#x2014;Â&#x2022;_`_Â&#x2013;Â&#x152;xx_Â&#x2014;Â&#x201D;_`_Â&#x2013;Â&#x152;xx_Â&#x2DC;

Harcanan elektrik ak&m *iddetini ĂślĂ§mek iĂ§in en Ă§ok kilovat saat kullan&lmaktad&r. ~_Â&#x2122;Â&#x2014;Â&#x2022;_`_~xxx_Â&#x2014;Â&#x2022;_`_Â&#x2013;}Â&#x152;_~xÂ&#x152;_Â&#x2DC;Â

Ă&#x2021;ok defa megavat saat birimi de kullan&lmaktad&r: 1 MWh = 1000 kWh Resim 11.3 harcanan enerjiyi ĂślĂ§en ayg&t gĂśsterilmi*tir.

Elektrik ak m nda gĂźĂ§

Resim. 11.3

Elektrik ak&m&n gĂźcĂź (P) har+yle i*aret edilir ve zaman biriminde yap&lan i* anlam&na gelmektedir.

Elektrik gĂźcĂź gerilim ve elektrik ak m iddetinin Ă§arp m na e ittir P = U Âˇ I. GĂźĂ§ iĂ§in ĂślĂ§Ăź birimi vat t r. (W)

Pratikte daha bĂźyĂźk olan ĂślĂ§Ăź birimleri kullan&lmaktad&r: kilovat, 1kW = 1000 W; megavat, 1 MW = 1 000 000 W Daha kĂźĂ§Ăźk ĂślĂ§Ăź birimleri: milivat, 1 mW = 0,001 W Devrenin bir k&sm&n&n gĂźcĂźnĂź hesaplamak istersek o k&s&mdaki gerilim dĂź*Ăź*Ăźyle *Ăśyle davran&r&z: Devrenin k&sm&ndaki dirence Om kanunu uygularsak a*a'&daki ifadeyi elde ediyoruz: 2 2

<*in hesaplanmas& iĂ§in a*a'&daki e*itlikler de kullan&labilir:

2 2

GĂźcĂź ĂślĂ§mek iĂ§in kullan&lan cihaza voltmetre denir (resim 11.4)

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 ö rendi inizi 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

Elektrik okunun tehlikeleri ve korunmas Tehlikeler Elektrik *oku, insan&n elektrik devresinin bir parĂ§as& olmas&yla ve vĂźcudundan elektrik ak&m&n&n geĂ§mesiyle ya*anan bir olayd&r. Elektrik *okun efektleri insan vĂźcudunu zedeledi'i gibi baz& durumlarda ĂślĂźmle de sonuĂ§lanabilir. HiĂ§bir zaman unutmayal&m: Elektrik devresinin bir parĂ§as& olmaktan korunun. <nsan vĂźcudunda dokulardaki s&v& ve onlar aras&ndaki bĂślgeler bir tĂźr elektrolit oldu'u iĂ§in elektrik ak&m&n& iyi iletir. <letken olarak insan vĂźcudu iĂ§in de Om kanunu geĂ§erlidir: I = U/R ve bundan gerilim ve insan vĂźcudunun direnci bilinirse akan elektrik ak&m *iddetinin de'eri de bulunabilir. <nsan vĂźcudundaki direnĂ§ farkl& yerlerde farkl&d&r. <Ă§ organlar&n insan derisine gĂśre Ă§ok daha dĂź*Ăźk direnci vard&r. Resim 12.1 de insan vĂźcudunun farkl& yerlerindeki direnĂ§ bĂźyĂźklĂźkleri verilmi*tir. Resim. 12.1 Islak derinin direnci &slanmam&* derinin direncinden Ă§ok daha kĂźĂ§Ăźk oldu'unu bilmelisiniz. Islanmam&* olan insan vĂźcudunun direnci 10 000 om, &slak vĂźcudun direnci ise 1000 om dur. Elektrik ak&m& insan&n kalbinden ve beyninden geĂ§erse Ă§ok tehlikelidir (resim 12.2). Ă&#x2013;rne'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 vĂźcu- yolu dundan a*a'&daki de'erde elektrik ak& *iddeti geĂ§ecektir: I

220 V U Â&#x2021;Â&#x2021;x_{Â&#x201C;Â ~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 gĂśsterilmi*tir. 10 mili amperlik elektrik ak&m *iddeti insan kaslar&na kuvvetli uyu*ukluk yapar ve onlar&n kontrolĂź kaybolur. Elimizle devreye ba'l& iletkene dokunursak elimizi devreden ay&ramama tehlikesiyle kar*& kar*&ya gelebiliriz (resim 12.5).

100 â&#x20AC;&#x201C; 200 mili amperlik elektrik ak&m *iddetinde insan kaslar& o kadar uyu*ur ki kalbin Ă§al&*mas& bile durabilir. Bu elektrik *iddetini hisseden insanda solunum yetmezli'i de belirebilir.

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 ya ayan kimseye nas l yard m 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.

K sa devre ve elektrik devresinin a r 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 BA LAMAYINIZ. 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

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 ak m 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.

Dü ününüz ve cevaplay n z 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

Ne kadar ö rendi inizi 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?

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?

Test (Elektrik) 1. Resim 1â&#x20AC;&#x2122;de hangi ampermetre do'ru ba'lanm&*t&r? a) b) c) d)

Resim. 1

2. Resim 2 â&#x20AC;&#x2DC;de hangi voltmetre kayna'&n gerilimini ĂślĂ§er? a) b) c)

8. Bir devrede 30 Vâ&#x20AC;&#x2122;luk gerilimde 2 mili amperlik elektrik ak&m *iddetini salan reostaya ihtiyaĂ§ 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)

U (V)

Resim. 2

3. Resim 3â&#x20AC;&#x2122;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 Ă§ĂźnkĂź serbest: a) iyonlar& vard&r b) elektronlar& vard&r c) protonlar& vard&r 5. Eksen kesitinden 400 mili amperlik elektrik ak&m *iddeti geĂ§en iletkenden 2 saniyede kaĂ§ kulonluk elektrik yĂźkĂź geĂ§er? 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 geĂ§erli olan iletkenin uĂ§ noktalar&ndaki gerilim de'i*irse ne sabit kal&r: a) elektrik ak&m *iddeti b) iletkenin gĂźcĂź c) iletkenin direnci

U (V)

Resim. 4

10. Resim 4 b) de belli bir gerilim iĂ§in elektrik ak&m *iddetleri verilmi*tir. A*a'&dakilerden hangisi do'rudur? b) c) 11.Verilmi* olan Ăśrneklerden hangisi elektrik ak&m kayna'& de'ildir? a) jeneratĂśr b) akĂźmĂźlatĂśr c) gĂźne* bataryas& d) reostat 12. Harcay&c&ya 2 defa daha bĂźyĂźk gerilim ba'lan&rsa gĂźcĂź 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 ĂślĂ§Ăź birimlerinden hangisi enerji ĂślĂ§Ăź 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

M knat slar 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 do al m knat st r. Her günkü hayatta ise daha fazla yapma m knat slar 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 m knat slar denir.

Resim. 13.1

M knat s n 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

M knat s demir ve çelik nesneleri çekiyor. Ba ka süpstanslardan yap lm 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

Demek ki m knat s 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.

Ara t rmaya 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 m knat s 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 N N Resim. 13.7

Ayn&s& m&knat&s i'nesiyle ve m&knat&s çubu'uyla ispatlanabilir. S

Resim. 13.8

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 m knat slar denir. Demir parças&n&n m&knat&s alan&nda m&knat&s alan& gibi davranmas& olay&na (m&knat&sla*mas&na) m knat s in uensiyonu denir. Çelik parça magnetitin etkisi kaybolduktan sonra m&knat&s özeli'ini korur. Bunlara sürekli veya devaml m knat s 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 m knat s 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 m knat s kendi etraf nda m knat s alan yarat r. Demek ki, m&knat&s kuvvetleri m&knat&s alan& sonucu olarak elde edilmektedir. M knat s kuvvetlerinin s ralan n a a daki örnekle gösterece iz (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

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

Dünyan n 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

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. Co ra meridyen pusulan n m knat s i nesi aras ndaki aç ya deklinasyon aç s 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 ö rendi inizi 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

Resim. 13.21

Elektri in m knat sl k 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.

Resim 14.2 yi de inceleyelim.

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 ak m akan iletken etraf nda manyetik alan vard r. Bu alan n etkisiyle i ne 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 ak m akan telin manyetik alan etkisi iletkenden uzakla t m zda azal r, yakla t m zda ise ço al r. Cisimlerin manyetik özellikleri elektrik yüklü parçac klar n hareketi sonucunda elde edilmektedir.

Hans Kristiyan Ersted

Resim. 14.3

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 ak m n akt yöne parmaklar m z uzatarak koyarsak, avucumuzu iletkene uzat rsak ba parma m z i nenin 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)

Do rusal 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

Do rusal iletkende manyetik alan kuvvet çizgileri konsantrik çemberlerdir. Çemberlerin merkezi iletkendir ve iletkene dik olan düzlemde yatmaktad rlar.

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

Manyetik alan n yönü iletkende akan elektrik ak m n yönüne ba l d r. <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).

Do rusal iletkeni sa elimizin avucu içine al rsak ba parma m z elektrik ak m n n yönünü, dört parmaklar m z ise manyetik alan n 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.

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 ak m n yönünü, ba parmak ise manyetik alan kuvvet çizgilerinin yönünü göstermektedir. Ne farkediyorsunuz?

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).

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 de i ebilir 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 nas l kuvvetle tirilebilir? 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.

Elektrom knat s 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 elektrom knat s 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 ak m n manyetik alan na göre tan yoruz.

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.

b) Resim. 14.21

M knat s indüksiyonu. Elektrikle*mi* cismin elektrik alan& süre durumunda – elektrik ak m n iddeti diye bir büyüklükle tan&nm&*t&r. Buna benzer *ekilde manyetik alan& - m knat s indüksiyonu (| B ) diye bir büyüklükle özenle*ir. M knat s indüksiyonu vektörsel bir büyüklük olup, manyetik alan n aç klamak için iddeti, do rultusu 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 teslad r (T). Manyetik alanda 1A lik elektrik ak m akan 1m uzunlu undaki bir telin bulundu u alana 1 N luk kuvvet etki ediyorsa m knat s indüksiyonu 1T d r. Tel manyetik alana dik yerle tirilmi tir.

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 say s na m knat s uksu ( ) denir.

Homojen manyetik alan n m knat s uksu kuvvet çizgilerine dik olan yüzeyin alan n n (S) ve m knat s indüksiyonu iddetinin (B) çarp m na e ittir. Resim 14.22, yani:

M&knat&s >uksu ĂślĂ§Ăź birimi veber (Wb) dir. M&knat&s >uksu tan&m&ndan :

Alan 1m2 dik dĂźzlem Ăźzerinde m knat s indĂźksiyonu 1T olan homojen manyetik alan n m knat s uksu 1Wb dir. . = Âˇ S e*itli'inden manyetik alan&n *iddeti bulunur Yukar&daki e*itlikler aras&nda ba'& kullan&rsak tesla (T) ĂślĂ§Ăź birimi iĂ§in bir tan&m daha verebiliriz.

Alan 1m2 dik dĂźzlem Ăźzerinde m knat s uksu 1Wb olan homojen manyetik alan n m knat s indĂźksiyonu 1T d r. Bunlar biliyor muydunuz? Elektrom&knat&slar kasetĂ§alarlarda, videolarda, hoparlĂśrler v.s. gibi cihazlarda kullan&l&r. Elektrom&knat&slar&n depolarda arabalar& kald&ran asansĂśrlerde de kullan&m& bĂźyĂźktĂźr (resim 14.23). Resim. 14.23 ele kt ro m kn at s

rya

bata

Kendiniz elektrom knat s yap n z metal i neler

Yumu*ak demir parĂ§as& etraf&na yĂźze kadar bak&r teli ĂśrgĂźsĂź ĂśrĂźnĂźz. Tellerin uĂ§ noktalar&n& bir cep bataryas&n&n kutuplar&yla ba'lay&n&z (resim 14.24 ). Yak&nda kĂźĂ§Ăźk i'neler varsa ne olacakt&r? Devre durdurulursa elektrom&knat&sa ne olacakt&r?

priz Resim. 14.24

Resim. 14.25

Deneyiniz Makaralar elektrik ak&m&na ba'lan&rsa makaralara ve Ă§ekirde'e ne olacakt&r? M&knat&s olurlar, demir nesneleri Ă§ekerler ve a'&l&k kald&r&rlar (resim 14.25). Elektrik ak&m& durdurulursa ne olacakt&r? Demir nesne dĂź*ecektir Ă§ĂźnkĂź elektrik ak&m&n durdurulmas&yla elektrom&knat&s m&knat&s Ăśzelli'ini kaybeder.

Ne kadar ö rendi inizi 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

Elektrik ak m n n geçti i iletkene m knat s alan n n 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 alan n m knat s kuvvetiyle iletkene etkisini Amper incelemi tir 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 (m knat s kuvvet çizgilerinin avucumuzun içine girecek ekilde) m knat s n kuzey kutupuna do ru uzat rsak dört parma m z iletkende geçen elektrik ak m n yönünü ba parma m z 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:

- 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 m knat s n manyetik alan ve elektrik ak m n geçti i iletkenin manyetik alan etkisi sonucu meydana gelir.

M knat s alan çerçevesi olarak iletken Çerçeve dedi imizde m knat s n kutuplar aras na koyulabilen ve bir eksen etraf nda rahat hareket edebilen dörtgen eklinde bükülmü bir iletken anla lmaktad r.

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& Sonuçland ral m: 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.

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 ak m n kinetik enerjiye dönü türen bir alet (cihaz) olup çe itli elektrik makinelerin, v.b. cihazlar n hareket etmesi için kullan lmaktad r. Elektromotor üç k&s&mda olu*maktad&r: stator, s nat f rçalar rotor ve kumulatör. m k 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. ak m Kumulatörde ak&m kayna'&na ba'lanan yat&k iki kayna rotor f rça 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 yap ya sahip elektrik bir cihaz olup elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönü türen bir alettir.

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 ö rendi inizi 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

+ -

K I

J I

+ -

Resim. 15.9

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 de i ken manyetik alan yla elektrik ak m elde edilmesi olay na elektromanyetik indüksiyon denir. Bu ekilde elde edilen elektrik ak m na ise indüklenmi (te vik edilmi ) elektrik ak m 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

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 h zl kesi irse indüktivle en 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).

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 sekundar n birbirine hareketi süresince elektrik ak m olu ur. Elektrom knat s ve makarayla deney yap n z. 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 ak m n n 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 ak m n yönü kendisini olu turan manyetik alan n m knat s uksunun de i imine kar koyacak yöndedir.

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.

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 ö rendi inizi 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

Alternatif ak m 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 de i en elektrik ak m na alternatif ak m 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).

Çerçevenin ani durumu manyetik alan&n yönü ve çerçeve yüzeyinin dikmesiyle belli olan aç&s&yla belli olur. aç&s& çerçevenin yüzeyinin ve yatay dikmenin çizmi* oldu'u aç&ya e*ittir. 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) 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 4

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.

aç&s&na faz denir. Tam bir dönme 360 0 için gereken zamana alternatif ak m n 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

Frekans ölçü birimi herz (Hz) tir. Bir herz saniyede bir periyot anlam nad r. 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

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 ço u alternatif ak m üretirir. Alternatif ak m 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.

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 ö rendi inizi 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

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. De i meyen frekansta alternatif ak m iddet ve gerilimini kay p olmadan de i tirmeye 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

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

pr&mar

c) iki sekundar makarayla transformatör

sekundar

sembol c)

Resim. 18.1

A a daki deneyleri yap n z 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

Cevaplay n z 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 makaran n (Up) ve sekundar makaran n gerilim (Us) oran primar makarada (np) ve sekundar makaradaki sarg say s (ns) oran na e ittir, yani:

Primar makaran&n ve sekundar makaran&n sarg& say&s& oran&na transformasyon(dönü üm) katsay s (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_ |_ns = ?

;

Sekundar makaran&n 60 sarg&s& vard&r.

güç Ip

Ep = Es Pp = Ps

Çizime bak n z

elektrik enerjisi

manyetik alan

Resim. 18.6

zaman aral&'&

gerilim

elektrik enerjisi

Daha önceki e itliklerden:

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 makaralar n iddetleri onlar n sarg say lar yla ters orant l d r. Transformatörün harcay&c&ya vermi* oldu'u enerji ve kaynaktan alm&* oldu'u enerji oran&na transformatörün yararl l k katsay s ( ) 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.

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 ö rendi inizi 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

Yar iletkenler 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 iletkenli iyle yar iletkenler 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.

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)

Katk l iletkenli yar iletkenler Yar&iletkenlerde daha büyük iletkenlik nas&l elde edebiliriz? N ve P yar&iletkenler nedir?

N-yar&iletken

durdurucu P-yar&iletken katman (s&n&r) e) Resim. 19.3

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 katk l yar iletkenlik 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 (s n r) 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 ö rendi inizi 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.

Yar iletken 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

Yar iletken diyot Yar iletken 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.

! Yar iletkenli diyot sadece tek yönde ak m geçirir. Yar iletkenden N-k s m kayna n negatif kutupuna, P-k s m ise pozitif kutupuna ba l oldu u zaman elektrik ak m 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.

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 (sĂźrĂźmĂź) prensibiyle Ă§al&*maktad&r. LED diyotlar& belli gerilimde &*&k yaparlar. Elektrik enerjisinin &*&k enerjisine dĂśnĂź*mesi galyum (Ga) PN diyotuyla olmaktad&r. PN de'mesinde malzemenin yap&s&na gĂśre &*&n rengi de olur. LED diyotlar Ă§ok cihazlarda indikatĂśr (gĂśsterge) &*&klar gibi kullan&lmaktad&r. Televizyon, bilgisayar, klavye ve mĂźzik sistemlerinde indikatĂśr olarak kullan&lan mavi, k&rm&z&, ye*il &*&kl& diyotlar kullan&lmaktad&r.

Resim. 20.4

Transistor 1947 y&l&nda transistĂśrĂźn bulunmas&yla informati'in geli*mesinde revolusyon ba*lam&*t&r. Transistor sĂśzcĂź'Ăź transfer + resistor yani gerilim ta*&nmas& anlam&na gelen ingilizce sĂśzcĂźklerden tĂźremi*tir. Transistor nedir?

Resim. 20.5

Ă&#x153;Ă§ katman Ă§ok yĂśnlĂź yar iletkenli kristallerden olu an elektronik dĂźzeneklerine transistor denir. D&* katmanlar& ayn& tiptendir Ăśrne'in ikisi N-tip ortanca katman ise P-tipindendir veya tersi de olabilir. Transistor katmanlar& iki Ă§e*it s&ralanabilir. Buna gĂśre de iki tĂźr transistor vard&r: NPN ve PNP transistĂśrler. Bu transistĂśrlere bipolar (iki kutuplu) transistor denir. Bipolar transistor silisyum ve germanyum mono kristali s&ralanarak farkl& iletkenli transistĂśrler yap&l&r yani: NPN ve PNP. Orta katmana baz (taban)(B), d&* katmanlar ise emitĂśr (yay&c&) (E) ve kolektĂśr (toplay&c&) (K) d&r. Elektronikte transistĂśrĂźn *ematik gĂśsterili*i resim 20.6 da verilmi*tir.

N-tipi yar&iletken

P-tipi yar&iletken

emitĂśr elektrod

kolektĂśr elektrod

B elektron

emitĂśr

N-tipi yar&iletken

bazik elektrod

bo*lukpraznina

Resim. 20.6 baz kolektĂśr

GĂźnĂźmĂźzde en Ă§ok NPN â&#x20AC;&#x201C; tipi transistĂśrleri kullan&lmaktad&r. TransistĂśrde ba'lanma iĂ§in ĂźĂ§ uĂ§ vard&r: kolektĂśre, baza ve emitĂśre ba'lama (resim 20.7).

Resim. 20.7

<ki kayna'&n gerilime ba'lanmas&yla iki devre olu*ur. â&#x20AC;&#x153;EmitĂśrĂźnâ&#x20AC;? devresi â&#x20AC;&#x153;kolektĂśrĂźnâ&#x20AC;? devresini yĂśnetirir. TranzistĂśrĂźn emitĂśrĂź biri baza di'eri kolektĂśre ba'l& iki devrenin negatif kutuplar&na ba'lan&r. EmitĂśr baza serbest elektronlar gĂśnderir. Baz ise pozitif gerilimin bĂźyĂźklĂź'Ăźne gĂśre (daha gĂźĂ§lĂź veya daha zay&f) elektronlar& kendine Ă§eker ve kolektĂśrde toplanmalar& iĂ§in salar. Bu *ekilde baza gĂśnderilen gerilim sinyalleri kolektĂśr devresindeki elektrik ak&m&n& yĂśnetir ve *iddetini belirler.

Resim. 20.8

Deney Yapaca'&m&z deney ile devredeki transistĂśrĂźn Ăśnemini aĂ§&klayaca'&z (resim 20.9).

+ -

Resim. 20.9

Resim 20.9 a) oldu'u gibi transistĂśr seri *ekilde ampĂźlle ba'lanm&*t&r. Baz serbest kals&n. AmpĂźl &*&k yapacak m&? Resim 20.9 b) emitĂśr ve baz aras&ndaki gerilime kaynak ba'lay&n&z. Bu durumda ampĂźl &*&k yapacak m&?

Deneyin birinci durumunda ampĂźl &*&k yapmayacakt&r (resim 20.9 a). TranzistĂśr devredeki ak&m& kestirir. EmitĂśr ve baz aras&na ek bir gerilim daha ba'larsak (â&#x20AC;&#x153;-â&#x20AC;?emitĂśr kutupu, â&#x20AC;&#x153;+â&#x20AC;?baz kutupu) ampĂźl &*&k yapacakt&r (resim 20.9 b). EmitĂśr ve kolektĂśr aras&ndaki devre kapat&lm&*t&r. Ayn& deneyi resim 20.10 gĂśsterilmi* oldu'u gibi de yapabiliriz. Baz ve kolektĂśr aras&ndaki PN-geĂ§idi ak&m geĂ§irmeyen yĂśnle ba'lanm&*t&r (resim 20.10 a). TranzistĂśrde emitĂśr ve kolektĂśr aras&nda elektrik ak&m& geĂ§emez, o zaman ampĂźl &*&k yapmaz. Fakat baz ek gerilimin pozitif kutupuna ba'lan&rsa emitĂśr ve baz aras&nda elektrik ak&m& geĂ§er Ă§ĂźnkĂź PNgeĂ§idi ak&m geĂ§iren yĂśnde ba'lan&r (resim 20.10 b). elektrik ampĂźl

elektrik ampĂźl U

Resim. 20.10

TransistĂśrĂźn Ăśnemi devrede kuvvetlendirici eleman olarak Ă§al&*mas&d&r. TranzistĂśrĂźn giri* ucuna kĂźĂ§Ăźk de'i*ken elektrik ak&m& getirilirse ayn& ak&m tranzistĂśrden gerilimin de'i*mesiyle de'i*ebilen gĂźĂ§lĂź ak&m gibi Ă§&kar. TranzistĂśrler 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 ö rendinizi 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?

Test (Manyetizma)

9. Kolay hareket edebilen makara yan&nda m&knat&s koyulmu*tur. Ak&m geĂ§ince 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. YeryĂźzĂźnde Kuzey co'rafi kutup nerede bulunmaktad&r? a) Kuzey co'ra+ kutupun yan&nda; b) ekvatorun yan&nda; c) GĂźney co'ra+ kutupun yan&nda; d) DĂźnyan&n merkezinde. 3. <ki paralel kendi aras&nda nas&l davran&r a) aralar&nda etki yoktur; b) birbirini Ă§eker; c) birbirini iter; d) birbirini hem Ă§eker hem iter. 4. A*a'&daki formĂźllerden hangisi m&knat&s >ĂźksĂźn formĂźlĂźdĂźr? 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 iĂ§in a*a'&daki cevaplardan hangisi do'rudur: a) hareketli k&sm& â&#x20AC;&#x201C; statĂśr vard&r b) hareketsiz k&sm& â&#x20AC;&#x201C; rotor vard&r c) elektrik enerjisini mekanik enerjiye dĂśnĂź*tĂźrĂźr d) yap&s&nda sĂźrekli m&knat&s yoktur 7. A*a'&daki birimlerden hangisi m&knat&s indĂźksiyonu ĂślĂ§Ăź birimini tan&mlar?

Â&#x2013; Â&#x2013;

Â&#x2013;

8. A*a'&daki terimlerden hangisi transistĂśre ba'l&d&r? a) emitĂśr b) anot c) kolektĂśr d) baz

a) m&knat&s taraf&ndan Ă§ekilir; 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 yĂśnĂźnĂź belirtiniz: a) yĂśnler manyetik alan&n yĂśnĂźyle Ă§ak&*&r b) elektrik ak&m&n yĂśnĂźyle Ă§ak&*&r c) sizden resime do'ru dĂźzlemine diktir d) resimden size do'ru dĂźzlemine diktir 11. Elektrik ak&m&n yĂśnĂźnĂź de'i*tiren cihaza ne ad verilir? 12. TransformatĂśrĂźn 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-gĂźney do'rul-tusunda gerilmi*tir. <letken alt&na pusula koyulmu*tur. <letkenden kuvvetli elektrik ak&m& geĂ§erse pusulan&n kuzey yĂśnĂź hangi do'rultuda olacakt&r? Elektrik ak&m&n manyetik alan& DĂźnyan&n manyetik alan&ndan Ă§ok daha gĂźĂ§lĂźdĂźr: a) do'u b) bat& do'u c) kuzey gĂźney kuzey d) gĂźney slika bat&

14. Yar&iletkenli diyotun a*a'&daki fonksiyonu vard&r: a) elektrik sinyalleri kuvvetle*tirir; b) elektrik ak&m&n& dĂźzeltir; c) elektrik enerjisini s&cakl&k enerjisine dĂśnĂź*tĂźrĂźr; d) elektrik enerjisini sese dĂśnĂź*tĂźrĂźr.

T TRE MLER VE DALGALAR.SES

Titre im hareketi

Dalga hareketi

Dalgalar n รถzellikleri

Ses dalgalar

Ultrases. Ultrasesin kullan

103

Titre im 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).

süredurum

yukar& durum

asa'& durum

Resim. 1.5 Resim. 1.4

Resim. 1.6

Denge durumu etraf nda cismin hareketine titre im hareketi, bu tür hareket yapan cisimlere ise osilatörler denir.

Harmonik titre imler

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 uzakl kla do ru orant l ve her zaman denge durumu yönünde F = -k · x kuvvetinin etkisinde yap lan titre ime harmonik titre im denir.

Harmonik titre imlerde 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 o A O B O noktalar&ndan geçerse bir titre*im yapm&*t&r deriz. Bir titre*im için gereken zamana titre imin 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 s kl k (f) denir.

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 titre im için gereken zaman bir saniye olan titre im 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

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 titre imler denir.

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 titre imler 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 as l belli bir amplitüdle denge durumu etraf nda titre im (sallanabilen) yapabilen cisme sarkaç denir. Gerilmeyen ve kütlesi göz önüne al nmayan ipli e as l yerçekimi kuvveti sayesinde dikey düzlemde titre im 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

Mehanik rezonans D&* periyodik kuvvet sayesinde olu*an zorunlu titre*imlerin belirmesi pratikte Ă§ok Ăśnemlidir ve bunlar&n mĂźmkĂźn olan en bĂźyĂźk amplitĂźdĂź vard&r. D periyodik kuvvetin frekans n n ve osilatĂśrĂźn frekans n n Ă§ak mas yla amplidĂźn hemen yĂźkselip zorunlu mekanik titre imlerin belirmesi olay na mekanik rezonans denir. D&* periyodik kuvvetin frekans&n& kabul eden osilatĂśre rezonatĂśr denir. Bu olay kolayca a*a'&daki deneyle gĂśsterilebilir (resim 1.12). Yatay gerilmi* bir ipe e*it uzakl&klarda dĂśrt matematik sarkac& asal&m, Ăśyle ki birincisinin (1) ve ĂźĂ§ĂźncĂźsĂźnĂźn (3) ipleri e*it uzunlukta demek ki periyotlar& da ayn&, ikinci ve dĂśrdĂźncĂź sarkac&n ise birinin daha k&sa di'erinin daha uzun ipi vard&r dolay&s&yla periyotlar& birinin daha kĂźĂ§Ăźk di'erinin daha bĂźyĂźktĂźr. l2

SarkaĂ§lardan birini Ăśrne'in birincisini denge durumundan Ă§&kart&rsak titre*im yapmaya ba*lar ve di'er sarkaĂ§lar iĂ§in periyodik d&* kuvveti temsil eder. Belli bir zaman sonra ĂźĂ§ĂźncĂź sarkac&n (3) da titre*im yapmaya ba*lad&'&n& gĂśrece'iz yani zorunlu titre*imler yapacakt&r, ikinci (2) ve dĂśrdĂźncĂź (4) sarkaĂ§ ise denge durumunu korumaya Ă§al&*acakt&r.

l4 2 3

Resim. 1.12

2Q 1 = 3$ olur.

formĂźlĂźnĂź kullan&rsak Q ve Q olur. l l oldu'undan

formĂźlĂźnĂź kullanarak f1 = f3 bulunur. Bununla ĂźĂ§ĂźncĂź sarkaĂ§ta rezonans olay& *artlar&

doldurulmu*tur ve belli bir zaman sonra amplidĂźnĂź bĂźyĂźterek titre*im yapmaya ba*lar. Demek ki birinci sarkaĂ§ d&* periyodik kuvvet olarak kendi titre*imlerini ĂźĂ§ĂźncĂź (3) sarkaca zorlam&*t&r. Birinci sarkaĂ§ titre*im yapmaya durdu'unda, ĂźĂ§ĂźncĂź sarkaĂ§ (3) en bĂźyĂźk amplitĂźdle titre*im yapacakt&r. Sonra d&* periyodik kuvvet rolĂźnĂź ĂźĂ§ĂźncĂź sarkaĂ§ osilatĂśr olarak alacakt&r, rezonatĂśr ise birinci sarkaĂ§ (1) olacakt&r. Bu osilatĂśr-rezonatĂśr olay& d&*tan koyulan enerjinin ve d&* etkenlerin direncini yenebilme yetene'inin harcanmas&na kadar devam eder. BĂźtĂźn zaman (2) ve (4) osilatĂśrleri denge durumunda bulunur Ă§ĂźnkĂź onlar&n kendi Ăśz frekanslar& ve d&* periyodik kuvvetin frekans& farkl&d&r, daha do'rusu f2 z f ve f4 ÂĄ f3. Mekanik titre*imler yan& s&ra ba*ka titre*imler de vard&r Ăśrne'in: ses, elektrik ve ba*ka titre*imler ve onlar iĂ§in uygun rezonans olaylar& vard&r ses rezonans& v.s. gibi. Ă&#x2021;ok durumlarda rezonans olay& Ăśnemlidir Ă§ĂźnkĂź relatif kĂźĂ§Ăźk bir d&* etkiyle Ăśnemli ĂślĂ§Ăźde bĂźyĂźk amplitĂźdlĂź 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

Resim. 2.6

D&* etkenler yĂźzĂźnden ortam&n baz& parĂ§alar& denge durumundan Ă§&kar&l&p titre*im hareketi yapmaya ba*lar, molekĂźller aras&ndaki elastik kuvvetler yĂźzĂźnden enerji kom*u parĂ§alar&na her yĂśnde aktar&larak dalgalar olu*ur. Dikkatlice takip edersek her dalga belli bir su yĂźzeyinde yay&l&r, suyun dalgalarla hareket etti'ini tahmin edebiliriz. Fakat suyun Ăźzerinde bulunan bir odun parĂ§as& ileriye do'ru hareket etmez sadece belli yerde yukar& â&#x20AC;&#x201C; a*a'& sallan&r (resim 2.6).

Odun parĂ§as&n&n suda hareketi su parĂ§ac&klar&n hareketi gibidir. Suda yĂźzen parĂ§a ve odun parĂ§as&yla Ăśrnekte onlar yukar& â&#x20AC;&#x201C; a*a'& hareket eder fakat suyla beraber hareket etmez. Her dalgada iki k&s&m vard&r tepe ve Ă§ukur. Dalgan&n tepesinde tepe parĂ§ac&klar en bĂźyĂźk de'ere, Ă§ukurunda en kĂźĂ§Ăźk de'ere sahip olur.

amplitĂźd

su yĂźzeyi Ă§ukur Resim. 2.7

Bir noktan n denge durumunda en bĂźyĂźk uzakl na amplitĂźd (A) denir.

Farkl& ortamlarda dalgalar&n yay&l&*&n& inceleyelim Ăśrne'in yayda inceleyelim. Yatay ortamda (masa Ăźzerinde veya yerde) elastik bir yay koyunuz. Bir taraf&n& tutturunuz. Serbest taraf&n& yay&n eksenine dik olacak *ekilde sa'a â&#x20AC;&#x201C; sola hareket ettiriniz. Resim. 2.8 Yayla ne oldu'unu dikkatlice takip ediniz. Yay&n yapm&* oldu'u de'i*meleri Ă§iziniz. Yay&n herhangi bir k&sm&nda bir ka'&t parĂ§as& koyunuz. Deneyi tekrarlay&n&z ve ka'&d&n hareketini tekrarlay&n&z. Ka'&t parĂ§as& kendi denge durumu etraf&nda dalga yayla hareket etti'i esnada sa'a â&#x20AC;&#x201C; sola hareket eder. Yay&n sonunu sĂźrekli (durmaks&z&n) sa'a sola hareket ettirirsek yay& olu*turan parĂ§ac&klar denge durumu etraf&nda hareket etmeye ba*lar yani titre*im yapar. Yay& olu*turan parĂ§ac&klar& aras&nda molekĂźller aras& kuvvetlerin varl&'&ndan titre*im kom*u parĂ§ac&klar yard&m&yla di'er parĂ§ac&klar aktar&l&r, onlar di'erlerine v.s. BĂśylece dalga olu*ur. Titre im do rultusu dalgan n ilerleme yĂśnĂźne dik olan dalgalara transferzal (enine) dalgalar denir. ParĂ§ac&klar dalgan&n yay&lma yĂśnĂźnde titre*im yapabilir mi? Gerilmi* elastik yayda bir Ăśnceki dalgadan fark olan dalga olu*abilir (resim 2.9). BĂśyle 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 aĂ§&l&r. Her toplanmadan sonra yay&n aĂ§&lmas& olur. Yayda boyuna bir dalga hareket etmeye ba*layacak. Titre im do rultusu dalgan n ilerleme yĂśnĂźyle 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 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

T = 0,2 s v=? f=?

Bunu soyut bir Ăśrnekle gĂśsterece'iz. Deniz veya gĂśl suyundaki dalgalar& dĂź*ĂźnĂźnĂźz. Resim 3.2 de bayra'&n yan&ndan bir saniyede dĂśrt dalga geĂ§er (dĂśrt tepe veya dĂśrt Ă§ukur), 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 dĂśrt dalga Resim. 2.9 geĂ§mi*tir. Demek ki dalga bir saniyede 8m yol geĂ§mi*tir, h&z& 8m/s dir. 8m/s = 4 Hz Âˇ 2m veya h&z = frekans Âˇ dalga boyu Bununla v = f Âˇ O formĂźlĂź kan&tlan&r.

Dalgalar n yans mas ve k r lmas Dalga iki ortam aras&nda bir s&n&ra rastlarsa hareket yĂśnĂź de'i*ir. Dalgan&n bir k&sm& birinci ortama geri dĂśner bir k&sm& ise ikinci ortamda hareket etmeye devam eder. Dalgan n ilkel durumuna dĂśnme olay na yans ma, ikinci ortama geĂ§me olay na k r lma denir. Hareketi esnas&nda bir s&n&ra rastlayan dalgan&n hareket yĂśnĂźnĂźn de'i*mesi ortam&n +ziksel Ăśzelliklerine ba'l&d&r, bunlar dalgan&n yay&lma h&z&na ve dalga hareketinin bĂźyĂźklĂźklerine etki eder. Dalgada yans&ma ve k&r&lma neden olur? Belli bir ortamda yay&lan titre*imler s&n&r yĂźzeyde parĂ§ac&klar&n& di'er ortama aktar&r ve onlar kendileri de yeni dalga kayna'& olur. BĂśyle olu*an sekunder dalgalardan bir k&sm& ikinci ortamda yay&l&r bir k&sm& ise tekrar gelmi* olduklar& ortama geri dĂśner. Yans&t&lan dalga hareket yĂśnĂźnĂź 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 gĂśsterilmi*tir. Paralel Ă§izgiler bĂźyĂźk Ă§apa sahip olan konsantrik Ă§emberlerin parĂ§alar&d&r (dalga kayna'& bĂźyĂźk uzakl&ktad&r), yani onlar paralel do'rularla genelle*ebilir. S&n&ra dĂź*en ve yans&yan dalga Ă§izgileri e*it uzakl&kta olmalar& h&zlar&n ve dalga boylar&n&n e*it olduklar&n& gĂśstermektedir. Slika 3.3 Dalgan&n dĂź*tĂź'Ăź do'rultu S1O ve iki ortam aras&ndaki s&n&r&n dikmesinin ON Ă§izmi* oldu'u aĂ§& dĂź me aĂ§ s d r , ayn& dikme ve dalgan&n yans&madan sonra OS2 do'rultusuyla Ă§izmi* oldu'uON Resim. 3.3 aĂ§& yans ma aĂ§ s d r . Ă&#x2013;lĂ§meyle kolayca bu iki aĂ§&n&n e*it aĂ§&lar olduklar&n& gĂśrebiliriz, yani ÂŁ = Â&#x17E;. Dalgalar n yans mas esnas nda dĂź me ve yans ma aĂ§ s e ittir.

Dalgalar&n k&r&lmas& resim 3.4 gĂśsterilmi*tir. Dalgan&n bir ortamdan di'er ortama geĂ§i*inde dalgan&n frekans& ayn& kal&r. v = O Âˇ f ifadesinden dalgan&n yay&lm&* oldu'u ortamlarda h&z bĂźyĂźk ise dalga boyu da bĂźyĂźktĂźr, h&z kĂźĂ§Ăźk ise dalga boyu da kĂźĂ§Ăźk oldu'u gĂśrĂźlmektedir. Resim 2.4 te dalgan&n h&z& daha bĂźyĂźk olan ortamdan h&z& daha kĂźĂ§Ăźk olan ortama geĂ§i*i verilmi*tir (v1 > v2) Dalga s&n&ra dik do'rultuda gelirse hareket yĂśnĂźnĂź de'i*tirmez. Dalga s&n&ra ayn& ortamdan belli bir aĂ§& Ăźzere dĂź*erse (resim 3.4 b) hareket yĂśnĂźnĂź de'i*tirir yani k&r&l&r.

Dalgan n yay ld ikinci ortam n do rultusu ve s n r n dikmesi aras ndaki aĂ§ ya k r lma aĂ§ s denir.

Bu durumda k&r&lma aĂ§&s& dĂź*me aĂ§&s&ndan daha kĂźĂ§ĂźktĂźr yani ÂŁ < Â&#x17E; d&r. Dalga h&z& daha kĂźĂ§Ăźk oldu'u ortamdan h&z& daha bĂźyĂźk olan ortama geĂ§ti'inde (resim 3.4 c) k&r&lma aĂ§&s& dĂź*me aĂ§&s&ndan daha bĂźyĂźktĂźr yani ÂŁ > Â&#x17E; d&r. c) Resim. 3.4

Ne kadar Ăś rendiniz kontrol ediniz 1. A dalgas&, B dalgas& hangi cinstendir? 2. Ă&#x153;Ă§ 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 bĂźyĂźk frekans& vard&r? b) Hangi dalgan&n en bĂźyĂźk dalga boyu vard&r? c) Hangi dalgan&n en bĂźyĂźk amplitĂźdĂź vard&r? Slika 3.6 3. Resimde ipin bir yan&n& yukar& â&#x20AC;&#x201C; a*a'& hareket ettirmekle olu*an dalga hareketi gĂśsterilmi*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 aral nda titre im yapan her cisim (kat veya gaz) ses kayna olabilir.

Resim. 4.3

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 yüksekli i, renk ve iddetiyle fark olunur. Tonun yüksekli'i ses kayna'&n&n frekans&yla (f) belli olur. Yüksek frekansl titre imler yüksek ses, dü ük frekansl titre imler dü ük 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

W ile ölçülür. m2 <nsan kula'& geni* aral&kta farkl& *iddetli sesleri duyabilme yetene'ine sahiptir. Alt s&n&ra duyma s n r , üst s&n&ra ise a r s n r 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

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 yay l 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) aktar lmaz. 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 dalgad r.

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 h z 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 h z havan n s cakl na ba l d r. Ses dalgalar s cak havada so uk havaya k yasen daha h zl yay l r.

Sesin h z havan n bas nc na ba l de ildir. Bas&nç büyürse ses dalgalar&n&n h&z& de'i*mez ayn& kal&r. Sesin h z yay lm oldu u maddeye ba l d r. 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). =£ 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 kullan l 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 dalgalar na infrases, 20 000 Hz ten büyük olan ses dalgalar na 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 bĂźyĂźk enerjisi oldu'u iĂ§in teknikte yanl&*lar& bulmak iĂ§in kullan&lmaktad&rlar, soyut Ăśrnek olarak metal endĂźstrisinde bĂźyĂźk metal yap&lar&n homojenli'inin tespit edilmesinde. Yap&n&n iĂ§ bĂślĂźmĂźnde kĂźtle ekseninin hidrotĂźrbininde patlaklar, delikler ve ba*ka hasarlar&n olmas&n&n bilinmesi Ă§ok Ăśnemlidir. Suyun ultrasesi Ă§ok az absorbe etti'ini biliyoruz. Bu yĂźzden ultrases denizlerde ve okyanuslarda bĂźyĂźk derinlikleri ĂślĂ§mek ve ayn& zamandan deniz ve okyanuslarda yĂźzen nesneleri: Resim. 5.3 denizalt&lar&, denizalt& kayalar&, bal&klar& v.b. bulmak iĂ§in kullan&lmaktad&r. Bu yĂźzden 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 dĂśner ve orada kaybolur. Ultrases impulsunun Ă§&k&* ve geri dĂśnĂź* aral&'&n& ve suda yay&lan ultrasesin h&z&n& bildi'imize gĂśre denizin derinli'i ve ba*ka bir cisme olan uzakl&k kolayca hesaplanabilir. Fakat Ă§ok durumlarda bu otomatikle*mi*tir ve derinlik al&c&n&n ekran&nda otomatik gĂśrĂźlĂźr. Ă&#x2013;rnek: 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* dĂśnĂź*Ăź iĂ§in geĂ§mi* oldu'u mesafe s, derinlik h tan iki defa daha bĂźyĂźktĂźr, 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 iĂ§in nazik emulziyonlar (emilmeler) yap&lmaktad&r. Ă&#x2013;zellikle ultrasesin t&p ve farmakolojide kullan&*& Ăśnemlidir. Modern t&pta gĂźnĂźmĂźzde iĂ§ organlar&n& takip etme ve cerrahi mĂźdahalede bulunmadan hastal&klar& savd&rmak iĂ§in farkl& metotlar vard&r. En Ăśnemli ve h&zl& metotlardan biri ehogra+ dir. Ultrases incelen organa Ăśrne'in kalp veya bĂśbre'e yĂśneltilir. Yans&t&lan veya b&rak&lan ses dalgalar& sayesinde organ&n durumu hakk&nda te*his koyulur. Resim 5.4 te vurucu dalgalarla bĂśbrekte ta* k&rma gĂśsterilmi*tir. Vurucu dalgalar bĂśbrekteki ta*a odaklan&r ve onu k&rar, sonra k&r&lan ta* parĂ§ac&klar& sidik yollar&yla bĂśbrekten 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 (Titre imler 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 I n yay lmas

108

I n yans mas . Düzlem ayna

113

Küresel ayna

116

I n k r lmas

120

Mutlak yans ma

123

Beyaz n ayr lmas Dispersiyon (da lma)

127

Mercekler

130

nsan gözü Optiksel arac gibi

135

Renklerin kar ml ve ay r ml birle meleri. nsan gözü renkleri nas l fark eder

137

I n yay lmas 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. I k yay nlayan 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

I k kaynaklar n n ayr lmas 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

I n yay lmas 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 yar m 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

I k h z

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.

Dünya’n&n gölgesi

S Z2

M1 Z1

Dünya’n&n gölgesi

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

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

Cevaplay n 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

I n yans mas 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). =£

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 dĂź*en aĂ§& dĂź*me aĂ§&s& ayna

yans&ma aĂ§&s&

DĂźzlem aynaya dĂź en k n ondan yans r Ăśyleki dĂź en aĂ§ yans yan aĂ§ â&#x20AC;&#x2122;ya e ittir. DĂź en n, aynan n normalas ve yans yan n ayn dĂźzlemde bulunurlar (Resim 2.6).

yans&ma aĂ§&s&

Bir cismi nas&l gĂśrece'iz? Resim 2.7â&#x20AC;&#x2122;ye bak a) ve b). Ne gibi anlam verirsin?

Resim. 2.6

Cisim gĂśrĂźlecek e'er ki onun her noktas&ndan &*&k &*&nlar& gĂśze ula*acak. GĂśzde kabiliyet yoktur ki &*&k &*&n& do'rudan ya da aynadan yans&yarak geldi'ini farketsin.

Resim. 2.7 Resim. 2.8

DĂźzlem aynada gĂśrĂźntĂź Resim 2.8â&#x20AC;&#x2122;de dĂźzlem aynada gĂśrĂźntĂźnĂźn olu*mas&na bak&n&z. Her noktadan ĂźĂ§er &*&n *Ăśyle al&nm&*t&r: biri normalas&n&n yĂśnĂźnde hareket eder ve ayn& yĂśnde geri yans&r di'er iki &*&n ise yans&ma kanunu Ăźzere yans&rlar. Resim 2.9â&#x20AC;&#x2122;de dĂźzlem aynada gĂśrĂźntĂźnĂźn elde edilmesi gĂśsterilmi*tir. ayna Herhalde kanaat getirdiniz ki dĂźzlem aynada gĂśrĂźntĂźdĂźr: - cisim ile ayn& bĂźyĂźklĂźkte; gĂśrĂźntĂź

- aynadan ayn& uzakl&kta bulunur cismin uzakl&'& kadar; - cisme ters gelir daha do'rusu gĂśrĂźntĂźnĂźn 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 iĂ§in geĂ§erlidir Resim 2.10 ve Resim 2.11.

Resim. 2.10

Resim. 2.11

Resim 2.10â&#x20AC;&#x2122;da dĂźzlem aynada insan elinin gĂśrĂźntĂźsĂź gĂśsterilmi*tir. Sol el sa' gibi gĂśrĂźnĂźr. Bunun ayn&s& daha iyi tasdik edilir. Resim 2.11â&#x20AC;&#x2122;de Ă§ocuk (cisim) sa' elini kald&rm&*, aynadaki Ă§ocukta (gĂśrĂźntĂź) sol el kald&r&lm&* bulunur.

Dü ün ve cevapla 1. Düz aynada gösterilmi* resimlerden sadece biri do'rudur. Do'ru olan resmi bul.

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?

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

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);

- 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 yap n z:

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

Fokus uzakl (f) aynan n bir k sm olan kürenin yar çap n n yar s na e ittir. 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 aynan n 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

Dü ün, 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?

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

I n k r lmas 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& 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

Daha büyük h z – daha küçük optiksel yo unluk Daha küçük h z – daha büyük optiksel yo unluk

&*&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 k r lmas için temel neden k h z n n de i mesidir.

Ara t rmalar göstermi ler ki, dü me aç n n ve k r lma aç n n oran birinci ortamdaki n h z ikinci ortamdaki k h z n n oran birbirine e ittir ve buna k r lma 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

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.

Dü ün 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 yans ma 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 yans ma 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)

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. I n yay lmas optiksel yo unlu u büyük olan ortamdan optiksel yo unlu u küçük olan ortam n s n r ndan tamamen yans ma olay na, mutlak yans ma 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

%&'

kaynak Resim. 5.2

123

Deney 2: Lazerin &*&k &*&nlar& suyla dolu akvaryuma yĂśnlendirin (Resim 5.3) ve tamamen iĂ§sel yans&man&n su-hava s&n&r&nda nas&l geli*ti'ini gĂśzetleyin. Deney gerĂ§ekle*irken yĂśntemi Deney 1â&#x20AC;&#x2122;de oldu'u gibi tekrarlay&n. Daha do'rusu, &*&'&n dĂź*me aĂ§&s&n& &*&k demetinin s&n&r yĂźzeyinden geri dĂśnmesine kadar sĂźrekli de'i*tirin. Resim. 5.3

Deney 3: Saydam kab&n Ăźst yĂźzeyine kadar su doldurun. Kab&n arka k&sm&nda yanan bir mum yerle*tirin, suyun yĂźzeyinden daha alĂ§ak bir yĂźkseklikte bulunsun (Resim 5.4). Kab&n kar*& taraf&ndaki suyun yĂźzeyinden daha alĂ§ak bir yĂźkseklikteki bir aĂ§&dan yanan mumu gĂśzetleyiniz. Mumun &*&'& su-hava s&n&r yĂźzeyine geldi'i zaman k&r&lacak yerde &*&nlar yans&r ve mumun gĂśrĂźntĂźsĂźnĂź dĂźzlem aynalarda Resim. 5.4 oldu'u gibi gĂśrĂźrĂźz. Bu olay nerede istifade edilmi tir? Optiksel prizma DĂźrbĂźnlerde ve optiksel araĂ§larda &*&'&n yay&lma yĂśnĂźnĂź de'i*tirmek iĂ§in, optiksel prizmada mutlak yans&ma olay& istifade edilmi*tir (Resim 5.5). Resima) b) den gĂśrĂźyoruz ki, &*&k &*&n& bir k&sma 90Â° aĂ§& Ăźzere Resim. 5.5 dĂź*er ve k&r&lmaz, di'er bir k&sma 45Â° aĂ§& Ăźzere dĂź*er ve mutlak olarak yans&r Ă§ĂźnkĂź s&n&r aĂ§&s& cam-hava 42Â° dir. Ayn& aĂ§& Ăźzere di'er tarafa dĂź*er ve prizmadan k&r&lmadan Ă§&k&verir. Resim 5.5 b)â&#x20AC;&#x2122;de bu olay dĂźrbĂźnlerde nas&ld&r gĂśsterilmi*tir. Elmas hakk nda Elmas (Resim 5.6) optiksel yo'un olan bir malzemedir. Tamamen iĂ§sel yans&ma s&n&r aĂ§&s& (mutlak yans&ma) kendisinin ve havan&n 24Â° dir. Elmas suda konulursa s&n&r aĂ§&s& (Resim 5.7) 33Â° olur. Kendisinin k&r&l&ma aĂ§&s&n&n de'eri kĂźĂ§Ăźk oldu'u iĂ§in elmasa dĂź*en &*&k &*&nlar&n Ă§o'u elmas&n alt k&sm&ndan s&n&r dĂź*en tamamen yans&r, yukar&ya do'ru dĂśner ve tekrar aĂ§&s& &*&n elmastan Ă§&k&veririler. Bu yĂźzden elmas&n parlayan parlakl&'& vard&r. Optiksel k l Optiksel k&llar Ă§ok incedirler (insan saĂ§& kadar). I*&k onlardan geĂ§erken Ă§ok say&da tamamen iĂ§sel yans&maya (mutlak yans&ma) u'rar ve iĂ§ k&sm&nda yay&l&r (Resim 5.8). Bu resmin a) *eklinde optiksel k&lda &*&k &*&n&n hareketi gĂśsterilmi*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

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.

Dü ün 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

cam

Resim. 5.18

126

Resim. 5.19

hava cam

Resim. 5.20

Beyaz n ayr lmas Dispersiyon (da lma) Güne*’in beyaz &*&'& basit gibi görünür, fakat (do'ada baz& olaylar& gözetlerken – gökku*a'&) o bile*ik ve çok renkten olu*mu*tur. Ara t ral m 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 (da lma) 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 k r lmas ndan sonra renkler spektrumu gibi görünmesi olay na beyaz n da lmas veya dispersiyonu denir. E'er spektrum renkleri (Resim 6.2) bir noktaya odaklan&rsa tekrar beyaz &*&k elde edilir. Farkl renkli komponentlerden olu an 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. Gökku a 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

k r lma mutlak yans ma

su damlas

k r lma 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 k s mlar olan her iki taraf e ik yüzeyli olan saydam geometrik cisme optik merce i denir.

Resim. 7.3

Orta k&s&mlar& daha kal&n olan, uclar& ise ince olan merceklere toplay c veya ince mercekler denir (Resim 7.3). Orta k&s&mlar& ince olan, uclar& ise kal&n olan merceklere da t c veya kal n 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 k r lmas iddet birimidir. Merce in iddeti (J) fokus uzakl na ters orant l d r. 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

Toplay c merceklerde mercek iddeti “+” i retlidir, da t c merceklerde ise “-” i retlidir.

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 olu mas 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.

Da t c mercekte görüntünün olu mas 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

Ă&#x2013;rnek: Toplay&c& mercek ĂśnĂźnde fokus uzakl&'& 30 cm olan cisim 80 cm uzakl&kta bulunur. GĂśrĂźntĂź nerede bulunu? De'erler: a = 0,8 m; f = 0,3 m; b = ? 1 1 1 , b = 0,48 m uzakl&kta bulunur.

Ă&#x2021;ĂśzĂźm:

Deneyin, cevaplay n ve Ă§ĂśzĂźn 1. Toplay&c& merce'in fokus uzakl&'&n& belirtmek iĂ§in ne gerekir? 2. Hangi merce'in fokus uzakl&'& daha bĂźyĂźktĂźr: kal&n veya ince? Â&#x2030;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 7.24â&#x20AC;&#x2122;teki a) ve b) k&yaslans&n ve hangi merce'in *iddeti bĂźyĂźktĂźr gĂśsterilsin. 6. ParĂ§a buz ile kĂ˘'&t nas&l yak&labilir? 7. Hangi gĂśrĂźntĂźler ekranda bulunurlar? 8. GĂśrĂźntĂź 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 gĂśrĂźntĂź nas&ld&r? 10. Toplay&c& merce'in 4D (diyoptri) i*areti vard&r. Cismi hangi uzakl&kta yerle*tirecektir ekranda aĂ§&k resim elde etmek b) iĂ§in, 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 Ă§iziniz. Resim. 7.24 GĂśrĂźntĂźnĂźn boy de'eri ne kadard&r? 12. Resim 7.25â&#x20AC;&#x2122;teki a, b, c, d resimlerde hangi tĂźr mercekler sĂśz konusudur? 13. Resim 7.26â&#x20AC;&#x2122;da toplay&c& mercekte gĂśrĂźntĂźnĂźn olu*mas& gĂśsterilmi*tir. BĂźyĂźklĂźklerini k&yaslayarak her iki olay iĂ§in gra+ksel Ă§izim yap. a) b) 14. BĂźyĂźteĂ§te en bĂźyĂźk bĂźyĂźltme ne kadard&r?

d) Resim. 7.25

Resim. 7.26

nsan gözü optiksel araç gibi Göz hisli do asal optiksel araçt r. 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 yap l

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 - Kar m gözün rengini belirler; - Göz bebe i – 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 merce i – 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 nas l odakl yor? 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) Yak n 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 kar ml ve ay r ml birle meleri. nsan gözü renkleri nas l 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 birle mesiyle di er bir rengin elde edilmesine renklerin kar ml birle mesi 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. K rm z , ye il ve mavi renk di er renklerin kar mas 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? Ressamc l k renkleri nas l kar r? 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 e it miktarda kar malar ile siyah renk elde edilir. Pigmendik renklerin böyle birle melerine ay r ml (supraktif) birle mesi 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 ba l d r? 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).

beyaz ka'&t

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 de i tirirler? 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.

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.

Dü ünün. 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 ö rendi inizi 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 geĂ§erse 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 gĂśrme ve uzak gĂśrme aksakl&klar& hangi tĂźr merceklerle dĂźzeltilir? 6. Hangi mercekler â&#x20AC;&#x153;+â&#x20AC;? hangileri ise â&#x20AC;&#x153;â&#x20AC;&#x201C;â&#x20AC;? i*aretlidir? 7. Resim 3â&#x20AC;&#x2122;e bakarak, Ă§ukur aynan&n ĂśnĂźnde &*&k kayna'& nerede bulunur.

Resim. 3

Resim. 4

8. Resim 4â&#x20AC;&#x2122;te gĂźl neden k&rm&z&d&r. 9. GĂśrĂźntĂź ve cisim yĂźkseklik bak&m&ndan e*ittirler ve ayn& uzakl&kta bulunurlar sadece iki olayda: a) dĂźzlem aynalarda â&#x20AC;&#x201C; her zaman; b) kĂźresel aynalarda â&#x20AC;&#x201C; cisim iki fokus uzakl&kta bulundu'u zaman. Her iki olayda gĂśrĂźntĂźler neye gĂśre 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. GerĂ§ek (Reel) ve gerĂ§ek olmayan (imajiner) gĂśrĂźntĂźler aras&nda fark nedir? 14. Bir merce'in fokus uzakl&'& 0,1 m dir, di'erinin 20 cm dir. Hangi merce'in *iddeti daha bĂźyĂźktĂźr? 15. GĂśkku*a'&n olu*mas& iĂ§in hangi olay kullan&lm&*t&r?

Test (I k) 1. I*&k s&cakl&k kayna'&: a) lazer; b) parlayan diyot; c) normal &*&k; d) neon &*&'& 2. Resim 1â&#x20AC;&#x2122;de iki ayna sistemi gĂśsterilmi*tir. I*&k &*&n hangi noktalardan geĂ§ecek her iki aynadan yans&d&ktan sonra? a) A; b) B; c) C; d) O. cisim

Resim. 1

Resim. 2

3. Resim 2.â&#x20AC;&#x2122;deki mum fokus ile mercek aras&ndad&r. Mumun gĂśrĂźntĂźsĂź hangisidir? a) 1;

b) 2;

c) 3;

d) 4;

4. I*&'&n da'&lmas& (dispersiyonu) olu*ur: a) fakl& dĂź*me aĂ§&lardan ĂśtĂźrĂź; b) farkl& optiksel yo'unluktan ĂśtĂźrĂź; c) fakl& k&r&lma sabiteden ĂśtĂźrĂź; 5. Resim 3â&#x20AC;&#x2122;te &*&k &*&n& hava-su s&n&r&nda k&r&l&r. K&r&lma aĂ§&s& nekadard&r? hava a) 60Â°; su b) 20Â°; c) 30Â°; d) 40Â°. Resim. 3 6. Beyaz &*&k optiksel prizmadan geĂ§erken en Ă§ok 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 dĂśnĂź*tĂźrmek iĂ§in ne tĂźr bir ayna kullan&rd&n&z? a) tĂźmsek kĂźresel ayna b) Ă§ukur kĂźresel ayna c) dĂźzlem ayna d) Ăśyle bir *ey yap&lamaz sadece mercek ile

9. Â&#x2030;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 gĂśze girmek iĂ§in bo*lu'a denir: a) gĂśz bebe'i b) saydam tabaka c) a' tabaka d) benek 11. Resim 4â&#x20AC;&#x2122;te merce'in fokus uzakl&'& 30 cm dir. Cismin uzakl&'& d ise de'eri nekadard&r: a) d > 60cm gĂśrĂźntĂź b) 30 < d < 60 cm cisim c) d = 30cm Resim. 4 d) d < 30 cm 12. I*&k &*&n& iĂ§ farkl& optiksel ortamdan geĂ§er (Resim 5). Bu ĂźĂ§ ortamlardan hangisinde &*&k h&z& en kĂźĂ§ĂźktĂźr? hava a) havada; cam b) camda; c) suda; su d) &*&k h&z& her Resim. 5 birinde ayn&d&r 13. Ă&#x153;Ă§ defa bĂźyĂźten bĂźyĂźteĂ§ gibi kullan&lmas& iĂ§in, 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 6â&#x20AC;&#x2122;da optiksel mercekte mum gĂśrĂźntĂźsĂź gĂśsterilmi*tir. I*&k &*&nlar&n kesi*ece'i noktalardan hangisinde gĂśrĂźntĂź olu*ur: gĂśrĂźntĂź a) A cisim b) B c) C Resim. 6

15. Resim 7â&#x20AC;&#x2122;de renklerin kar&*mas& gĂśsterilmi*tir *Ăśyle: a) spektrum renkleri b) pigmendik renkler c) spektrum renklerin ve pigmendik renklerin Resim. 7 kombinasyonu 16. I*&'&n h&z& en bĂźyĂźktĂźr: a) elmasta; b) havada; c) suda; d) vakumda.

ATOM VE NĂ&#x153;KLEER F Z

Atom yap s . zotoplar

144

Radyoaktif yay n m

147

Radyoaktif yay n m n bulunmas

151

Radyoaktif man n uygulanmas . Radyoaktif madan korunma

153

Atomun yap s 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 yap s – 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, Ă§ekirdekte protonlar&n say&s& ve nĂśtronlar&n say&s& de'i*miyor, zardaki elektronlar say&s& de'i*ir. Atomun ve Ă§ekirde in boyutlar

Ă&#x2021;ekirde'in Ă§ap& 10-15 m de'erindedir, atom Ă§ap& de'eri 1010 m (Â&#x2030;ekil 1.2). Demek ki, Ă§ekirde'in Ă§ap& 10-5 m yada (100 000) defa atom Ă§ap&ndan kĂźĂ§ĂźktĂźr. Atom Ă§ekirde'i boyutlar& iĂ§in *undan daha iyi bir dĂź*Ăźnce alabiliriz: protonun yar&Ă§ap& (hidrojen atom Ă§ekirde'i) yakla*&k santimetreden o kadar kez kĂźĂ§ĂźktĂźr, santimetre DĂźnya ile GĂźne* aras&ndaki mesafeden (yakla*&k 150Âˇ 106 km) kaĂ§ kez kĂźĂ§Ăźkse. Ă&#x2021;ekirdekte proton say&s& her atomun temel Ăśzelli'idir ve buna s&ra numaras& denir ve Z ile i*ret edilir. Ă&#x2021;ekirdekte , protonlar&n ve nĂśtronlar&n toplam say&s&na kĂźtle say&s& denir ve A ile i*aret edilir.

~ (

~ ( ) *(

Resim. 1.2

KĂźtle say s = proton say s + nĂśtron say s Al&nan Ăśrneklerin (Â&#x2030;ekil 1.1), Z ve A de'erleri: Hidrojenâ&#x20AC;&#x2122;in Z=1 ve A=1, Helyumâ&#x20AC;&#x2122;un Z=2 ve A=4 ve say&. Atomlar&n simgeleri (daha do'rusu onlar&n Ă§ekirdekleri) Periyodik sisteminin elementlerinden (X) kimyasal simgesini kapsarlar, s&ra numaras& (Z) ve kĂźtle numaras& (A). Genelde kĂźtle ve s&ra numaralar& kimyasal elementin simgesinin sol taraf&nda yaz&l& bulunurlar ( AZ X).

zotoplar Ayn& elementin atom Ă§ekirdeklerinde proton say&s& ayn&, fakat nĂśtron say&s& farkl& oldu'u rastlant&lar vard&r. Ayn kimyasal elementin atomlar n n proton say s ayn , nĂśtron say s farkl fakat ayn kimyasal Ăśzellikleri olan ve periyodik sisteminde ayn yerde olan (ayn s ra numaras ), farkl atom kĂźtlesi olanlara, izotoplar denir.

Lityum

Lityum Resim. 1.3

Ă&#x2021;ok say&da kimyasal elementlerin iki ya da fazla say&da izotoplar& bulunur. Ă&#x2013;rnek izotop olarak Klor al&ns&n. Periyodik sisteminde s&ra numaras& 17 dir. Bu da bunun atom Ă§ekirde'inde 17 proton oldu'u manas&na gelir. Fakat, Klorâ&#x20AC;&#x2122;un atom kĂźtle numaras& 35 tir, demek ki Ă§ekirde'inde 18 nĂśtron bulunur (17 + 18 = 35). KĂźtle numaras& 37 olan Klor bulunur, demek ki atom Ă§ekirde'inde 20 nĂśtronu 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 nükleonlar n elektrikle mesine ba l de ildir. 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 cevaplay n 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 Do al radyoakti ik 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 radyoakti ik 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.

Sonuçland rma Radyoaktivite baz elementlerin atomlar n n özelli idir, kendili inden (di etken olmadan) atom çekirdekleri ba ka elementlerin atom çekirdeklerine dönü ürler ve o esnada ma yayarlar. Yay&n&m, geçti'i ortamdan iyonla*t&rma yapma özelli'inden dolay& iyonla t rma yay n m olarak adland&r&l&r.

147

Elektrik alan

D - parĂ§ac klar

+ ,

% E - parĂ§ac k (elektron)

Radyum Resim. 2.3

Ara*t&rmalar radyoaktif &*&man&n tekdĂźze olmad&'&n& gĂśstermi*. Onun gerĂ§ek do'as&n& tan&mak iĂ§in, elektrik ve m&knat&s alan&nda deneyler yap&lm&* ve davran&*lar& takip edilmi*tir. Tipik bir Ăśrnek *udur: az bir miktar herhangi bir radyoaktif ĂźrĂźnĂź â&#x20AC;&#x201C; 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 Ă§&kan &*&ma taraf&nda yani kenarlar&na yak&n farkl& yĂśnlĂź elektrikle*mi* iki metal plak bulunur, Ăśyleki plaklar aras&nda *iddetli elektrik alan& var. Metal plaklardan ileri bir k&s&mda ise &*&may& ĂślĂ§ebilecek bir araĂ§ yerle*tirilir. Bu tĂźr araĂ§lara detektĂśrler denir. Onlardan bir tanesi foto'raf plak&d&r, ilk Ăśnce &*&ma alt&nda kal&r ondan sonra ondan foto'raf geli*tirilir ve Ăźzerindeki &*&ma izleri incelenir, incelemeden bir sonuĂ§ verilebilir ki radyoaktif ĂźrĂźnĂź yay&n&m yapt&'& radyoaktif &*&ma, ĂźĂ§ 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) â&#x20AC;&#x201C; nlar denir. - DĂźz bir *ekilde hareket eden hiĂ§bir tarafa yana*mayan &*&nlar ki bunlara (gama) â&#x20AC;&#x201C; nlar denir. Sonraki ara*t&rmalardan *u tasd&klanm&*t&r: â&#x20AC;&#x201C; nlar helyum atomlar&n&n Ă§ekirde'idir daha do'rusu iki protonu ve iki nĂśtronu vard&r. Bu yĂźzden bunlar bazen â&#x20AC;&#x201C; nlar olarak adland&r&l&rlar. Onlar&n pozitif elektrikle*mesi iki protonun elektrikle*mesinden kaynaklan&r. Onlar atomdan bĂźyĂźk bir h&zla Ă§&kar, havada ise h&z yava*lar. Yayg&n de'iller, onlar& birkaĂ§ kĂ˘'&t yapra'& kal&nl&'& durdurabilir, deri veya birkaĂ§ onluk santimetre hava kal&nl&'&.

- nlar h&zl& elektronlard&r ve bunlar â&#x20AC;&#x201C; nlar olarak adland&r&l&rlar. 20-30 santimetre hava kal&nl&'& ve incecik metal plaklardan geĂ§ebilirler. Ayn& zamanda, deriden de geĂ§ebilirler. â&#x20AC;&#x201C; nlar elektrom&knat&s dalgalar&d&rlar &*&k dalgalar& gibi kĂźĂ§Ăźk dalga boylar& vard&r (bĂźyĂźk frekansl&), bu yĂźzden enerjisi bĂźyĂźktĂźr. Bu &*&nlar en yayg&nd&rlar. BirkaĂ§ metre hava kal&nl&'&n& a*arlar, kal&n metal plaklar& geĂ§erler â&#x20AC;&#x201C; kur*un hariĂ§. <nsan vĂźcudunun derin k&sm&na girebilirler, Â§ â&#x20AC;&#x201C; &*&nlar& elektronĂśtrald&rlar. TĂźm bu &*&nlar insan vĂźcudundan geĂ§tiklerinde birĂ§ok zararl& biyokimyasal reaksiyonlara neden olabilirler. Radyoaktif &*&nlar&n yayg&nl&'& en iyi bir *ekilde Â&#x2030;ekil 2.4â&#x20AC;&#x2122;te aĂ§&klanm&*t&r.

% ,

alfa parĂ§ac klar beta parĂ§ac klar gama nla ka t cisim

metal

Resim. 2.4

Radyoaktif kaynaklar&, kulan&lmad&klar& zaman duvarlar& kal&n olan kur*un kutularda beklenir, Ăśyleki &*&nlar& kutu duvarlar& taraf&ndan absorbe edilir. Â&#x17E; ve ÂŁ radyoaktif kaynaklar&n &*&mas& pek yayg&n olmad&'&ndan dolay& plastik hamurundan yap&lm&* kutularda veya alĂźminyum kutularda korunabilirler.

Yapay radyoakti ik <rena Jolio â&#x20AC;&#x201C; Kiri ve Frederik Jolio â&#x20AC;&#x201C; Kiri 1934 y&l&nda, ha+f Ă§ekirdekli (alĂźminyum â&#x20AC;&#x201C; Al, magnezyum â&#x20AC;&#x201C; Mg, bor â&#x20AC;&#x201C; B ve say&) elementlerin atom Ă§ekirdeklerini bombard&man yaparak deneyler gerĂ§ekle*tirmi*ler, bombard&man yap&lan suptansan Â&#x17E; â&#x20AC;&#x201C; &*&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 nĂźkleer reaksiyonlar sembolik biĂ§imde sunulmu*tur: A ve B ba*lang&Ă§ ve biti* Ă§ekirdekleri olduklar& yerde A + a Â¨ B + b veya A(a, b)B, reaksiyonda a ve b ise ba*lang&Ă§ (â&#x20AC;&#x153;fĂźzeâ&#x20AC;? parĂ§ac&'&) ve biti* parĂ§ac&klard&r. â&#x20AC;&#x153;FĂźzelerâ&#x20AC;? gibi nĂźkleer reaksiyon yapmak iĂ§in Â&#x17E; â&#x20AC;&#x201C; &*&nlar&, ÂŁ â&#x20AC;&#x201C; &*&nlar& (elektron), proton, nĂśtron ve di'er parĂ§ac&klar kullan&l&r.

Resim. 2.5

Kararl atom Ă§ekirdeklerini radyoaktif bozulmaya maruz kalarak karars z atom Ă§ekirdeklerine dĂśnĂź tĂźrme olay na yapay radyoakti ik denir. <rena ve Frederik Jolio â&#x20AC;&#x201C; Kiri Â&#x17E; â&#x20AC;&#x201C; &*&nlar& ile AlĂźminyum atomlar&n Ă§ekirdeklerini bombard&man yaparak Fosforâ&#x20AC;&#x2122;un radyoaktif izotopunu ve bir nĂśtron (Â&#x2030;ekil 2.5) elde etmi*ler. Fosforâ&#x20AC;&#x2122;un izotopu devam ederek bozunur (parĂ§alan&r) ve Silisyumâ&#x20AC;&#x2122;un kararl& izotopuna dĂśnĂź*Ăźr.

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 ba lang ç atomlar say s n n yar s kadar azalmas zaman süresidir. T ile i aret 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. - 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 & man n 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 e de er 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 man n 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.

Fonogra k 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 -parçac&klar& ara*t&rmak için kullan&l&r. Onun içinde -parçac&klar&n izleri bulunur. Kabda so'uk alkohol buhar& havayla kar&*&m& bulunur. -parçac&klar& iyonla*ma yaparlar ve olu*an iyonlar etraf&nda buhar toplan&r. -parçac&'&n geçti'i yerden ufac&k damlalar çizgisi görünür. <zler -parçac&klar&n hareket bölgesi birkaç santimetre oldu'unu gösterir.

plastik kapak

hava alkohol buhar

alkoholda bat r lan yün

zay f alfa kayna izler so utucu k s m

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 -parçac&klar& içeri girer. <çeri giren -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 man n uygulanmas Radyoaktif madan korunma Radyoaktif man n 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 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

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 ( veya £) daha büyük kütlesi var? A 5. AX çekirde'i bir 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) ; 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

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) b) £ c) § d) her üçün ayn& gücü. 12. S&ralanan parçac&klardan hangisinin kütlesi en büyüktür? a) elektron c) -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

15 7

16 7

17 7

Ödevlerin çözümleri Elektriksel ve m knat s 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.

I k 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

Dü ün 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) Dü ün 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.

Titre imler 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