Atölye Çalışması 1 Dersi 3. Ünite Sorularla Öğrenelim
Elektrik Enerjisinin Mekanik Enerjiye Dönüşümü
- Özet
- Sorularla Öğrenelim
Enerji nedir?
Enerji bir sistemin iş yapabilme yeteneği olarak
tanımlanır.
En sık karşılaşılan enerji türleri nelerdir?
Enerji çeşitli şekillerde sınıflandırılmalarına
karşın en çok karşılaştığımız enerji türleri;
• Mekanik (kinetik ve potansiyel),
• Isı,
• Işık,
• Kimyasal,
• Güneş,
• Nükleer,
• Rüzgâr ve
• Elektrik enerjisidir.
Günümüzde en temel enerji tüketimi hangisidir?
Günümüzde en temel enerji tüketimi elektrik
enerjisidir.
Elektrik enerjisinin en çok kullanılan enerji türlerinden
olmasının sebebi nedir?
Elektrik enerjisinin taşınımı ve kullanımı oldukça
kolay olmasından dolayı en çok kullanılan enerji
türlerinden birisidir.
Bir sistemde enerji kaç farklı tür halinde bulunur ve
bunlar nelerdir?
Bir sistemde enerji iki farklı tür halinde bulunur:
• Kinetik,
• Potansiyel.
Kinetik ve Potansiyel enerji birbirine dönüşebilir mi?
Kinetik ve potansiyel enerji türleri kendi
aralarında dönüşüme uğrayabilir. Hava sürtünmesinin
olmadığını kabul edersek potansiyel enerjinin tamamı
kinetik enerjiye dönüşür. Sürtünmeli ortamda mekanik
enerji korunmaz ama toplam enerji korunur. Sistemde
cismin sahip olduğu kinetik enerji cismin sürtündüğü
yüzeyde ısı enerjisine dönüşür. Açığa çıkan ısı enerjisi
cismin kaybettiği kinetik enerjiye eşittir. Yani sistemde
toplam enerji korunmuştur. Elektrik enerjisi;
• Elektrikli fırında ısıya,
• Akkor lambada ışığa,
• Mutfak robotunda hareket enerjisine dönüşür.
Bu dönüşümlerde enerji kaybolmaz ve toplam enerji
sabittir.
Sistem verimi kavramı nasıl açıklanabilir?
Enerji bir türden diğer türe dönüştürüldüğünde,
sisteme verilen enerji miktarı çıkışta elde edilen enerjiye
eşit değildir. Bir miktar enerji daima istenmeyen enerji
türüne dönüşerek yapılan iş için kullanılamayacaktır. Bu
sebeple sistemden aldığımız kullanılabilir enerji
miktarının sisteme giren enerjiye oranı daima 1’den
küçüktür. Bu oran sistemin verimi olarak adlandırılır.
Cihazlarda kullanılan fişlerin prizlere tam olarak takılı
olmaması durumunda ne gibi sorunlarla karşılaşılabilir?
Cihazlarda kullanılan fişlerin prizlere tam olarak
takıldığını kontrol ediniz. Eğer fişler prizlere tam olarak
takılmazsa fişler fazla akım çekerek ısınma, yanık, yangın
veya patlama gibi kazalara neden olabilir.
Deney düzeneğini, yükün üzerinde bulunduğu destek
çubuğunun alt ucuna bant sarılarak oluşturulan frenleme
sistemi veya ayak üzerine konulan sert köpük olmadan
çalıştırma durumunda ne gibi bir sorun olabilir?
Deney düzeneğini, yükün üzerinde bulunduğu
destek çubuğunun alt ucuna bant sarılarak oluşturulan
frenleme sistemi veya ayak üzerine konulan sert köpük
olmadan asla çalıştırmayınız. Aksi takdirde, parmaklarınız
yük ile ayak arasında sıkışabilir.
Mekanik enerji neden kaynaklanmaktadır?
Mekanik enerji bir cismin hareketinden dolayı
sahip olduğu enerjidir.
Mekanik enerji depolanabilir mi?
Mekanik enerji kullanılabilir veya depolanabilir
bir enerjidir.
Çatıda duran kiremit nasıl bir enerjiye sahiptir?
Potansiyel enerji cisimlerin yerden
yüksekliklerinden dolayı sahip oldukları enerji türüdür.
Dolayısıyla çatıda duran kiremit potansiyel enerjiye
sahiptir.
Elektrik enerjisinin elektron hareketi ile nasıl bir
ilişkisi vardır?
Elektrik enerjisi serbest elektronların hareketi ile iş
yapan enerjidir. Tüm katılar atomlardan oluşmaktadır. Her
bir atom bir veya daha fazla elektron içerir. Serbest
elektronlar bir iletkende elektriksel kuvvete maruz
kaldıklarında bir yönde hareket ederler ve elektrik akımını
meydana getirirler. Elektrik enerjisi yenilenebilir olmayan
(kömür, petrol, doğal gaz, nükleer) ya da yenilenebilir enerji
kaynakları (güneş, su, rüzgâr, jeotermal, biyomas)
kullanılarak ikincil bir enerji olarak elde edilmektedir.
Taşınımı ve kullanımı oldukça kolay olmasından dolayı
elektrik enerjisi en çok kullanılan enerji türlerinden birisidir.
Enerjinin korunumu ilkesi neyi ifade eder?
Enerjinin korunumu ilkesine göre enerji yoktan
var edilemez, var olan enerji de yok edilemez, ancak bir
türden diğer bir türe dönüşür ve toplam enerji miktarı
korunur. Eğer bir cisim h yüksekliğinden serbest bırakılırsa,
cisim yere göre potansiyel enerjisini kaybederken kinetik
enerji kazanmaya başlar. Hava sürtünmesini ihmal edersek,
cisim yere çarptığı anda potansiyel enerjisinin tamamı
kinetik enerjiye dönüşmüş olur.
Sürtünmeli ortamlarda mekanik enerji korunur mu?
Sürtünmeli ortamda mekanik enerji korunmaz
ama toplam enerji korunur. Sistemde cismin sahip olduğu
kinetik enerjinin bir kısmı cismin sürtündüğü yüzeyde ısı
enerjisine dönüşür. Açığa çıkan ısı enerjisi cismin
kaybettiği kinetik enerjiye eşittir. Yani sistemde toplam
enerji korunmuştur.
Elektrik makinesi nedir?
Bir elektrik makinesi ya mekanik enerjiyi elektrik
enerjisine ya da elektrik enerjisini mekanik enerjiye
dönüştürebilen bir aygıttır.
Jeneratör nedir?
Elektrik makinesi mekanik enerjiyi elektrik
enerjisine dönüştürmek için kullanıldığında jeneratör
olarak adlandırılır.
Hidroelektrik santrallerde elektrik nasıl üretilir?
Hidroelektrik santrallerinde suyun baraj gölünden
belli yükseklikten aşağıya doğru düşmesi ile su türbin
çarklarını ve buna bağlı olarak jeneratör milini
döndürmesiyle elektrik enerjisi elde edilir. Böylece suyun
mekanik enerjisi elektrik enerjisine dönüştürülmüş olur.
Elektrik motoru nedir?
Elektrik makinesi elektrik enerjisini mekanik
enerjiye dönüştürmek için kullanıldığında elektrik motoru
olarak adlandırılır.
Elektrik motorlarının kullanım alanlarına neler örnek
verilebilir?
Elektrik motorunun ürettiği mekanik enerji hava
üfleyen fanda veya taşınacak yüklerin kaldırılmasında
kullanılabilir. Elektrik motorları ayrıca evlerde (mikser,
matkap gibi) ve sanayide kullanılır
Dinamo nasıl bir enerji dönüşümü sağlar?
Dinamo mekanik enerjiyi elektrik enerjisine
dönüştürür.
Elektrik motoru nasıl bir enerji dönüşümü yapar?
Elektrik motoru elektrik enerjisini mekanik
enerjiye dönüştürür.
Deney düzeneğinde elektrik motoru tarafından
yukarıya çıkarılan yük en üst konumda iken serbest
bırakıldığında, yukarıdan aşağıya doğru düşerken ayağa
hızla çarpmasını veya taşıma ipinin koparak yükün ayağa
çarpmasını önlemek için nasıl bir önlem alınmalıdır?
Yükün yerleştirileceği destek çubuğunun en alt
ucundan yaklaşık 5 cm yukarısındaki bir yeri yükü
durdurabilecek kalınlıkta yapıştırıcı bantla sarın veya
destek çubuğunun üst ucundan sert sünger köpüğü
geçirerek en alt konuma yerleştirilir (S:64, Şekil 3.4b).
Ampermetre ve voltmetre devreye nasıl bağlanır?
Ampermetre iç direncinin çok küçük olması
sebebiyle devreye seri bağlanır; voltmetre ise iç direncinin
çok büyük olması nedeniyle devreye paralel bağlanır.
Deneyde elektrik motorunun verimini hesaplamak için
ölçülmesi gereken nicelikler nelerdir?
İlgili nicelikler şunlardır:
• Gerilim (volt),
• Akım (amper),
• Zaman (saniye),
• Yükseklik (metre).
Deneyde elektrik motorunu devre dışı bırakmak için ne
yapılmalıdır? Motor devre dışı kaldığı zaman nasıl bir
durum gözlemlenir?
Yük en üst konumda iken elektrik motorunu
devre dışı bırakmak için anahtarlı devre modülü
üzerindeki anahtarı 2 numaralı konuma çeviriniz. (Bkz.
S:71, Şekil 3.17). Anahtar 2 numaralı konuma geldiğinde
B devresi kapalı bir devre haline gelir (S:75, Şekil 3.22)
ve motor devre dışı olduğundan dolayı serbest kalan yük
yerçekiminin etkisi ile aşağıya doğru düşer. Bu esnada
elektrik motorunun makarasına bağlı olan yük makarayı
döndürür. Böylece elektrik motoru jeneratör gibi davranır
ve başlangıçta yükün sahip olduğu mekanik enerjinin bir
kısmı jeneratörde elektrik enerjisine dönüşür. Jeneratör
bağlı olduğu B devresinden akım geçmesini sağlar.
Deneyde elektrik motorunu çalıştırmak için ne
yapılmalıdır? Motor çalıştığı zaman nasıl bir durum
gözlemlenir?
Elektrik motorunu çalıştırmak için anahtarlı
devre modülü üzerinde bulunan anahtarı 1 numaralı (Bkz.
S:71, Şekil 3.17) konuma çeviriniz (S:74, Şekil 3.20).
Anahtar 1 numaralı konuma geldiğinde A devresi kapalı
bir devre haline gelir. Uygulanan voltaj sebebiyle
devreden akım geçer ve elektrik motoru çalışır. Elektrik
motorunun çalışması ile birlikte elektrik enerjisi mekanik
enerjiye dönüşerek elektrik motorunun makarasını
döndürür. Makaranın dönmesiyle birlikte yük yukarıya
doğru çekilir. Yükün en alt konumda iken potansiyel
enerjisini 0 seçersek, en üst konuma çıktığında kazandığı
potansiyel enerji en alt konuma göre mgh değerine sahip
olacaktır.
Bir cismin potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüşmesi nasıl gerçekleşir?
Eğer bir cisim belli bir yükseklikten serbest bırakılır ve hava sürtünmesi ihmal edilirse, cisim yere çarptığı anda başlangıçta konumundan dolayı sahip olduğu potansiyel enerjisinin tamamı kinetik enerjiye dönüşür.
Toplam enerjinin korunması ne demektir?
Sürtünmeli ortamda mekanik enerji korunmaz ama toplam enerji korunur. Sistemde cis- min sahip olduğu kinetik enerji cismin sürtündüğü yüzeyde ısı enerjisine dönüşür. Açığa çıkan ısı enerjisi cismin kaybettiği kinetik enerjiye eşittir. Yani sistemde toplam enerji korunmuştur. Elektrik enerjisi elektrikli fırında ısıya, akkor lambada ışığa, mutfak robotunda hareket enerjisine dönüşür. Bu dönüşümlerde enerji kaybolmaz ve toplam enerji sabittir.
Enerji nasıl sınıflandırılır?
Enerji, üretildiği kaynağa göre mekanik (kinetik ve potansiyel), ısı, ışık, kimyasal ve elektrik enerjisi olarak sınıflandırılır.
Mekanik enerji nedir?
Mekanik enerji bir cismin hareketinden dolayı sahip olduğu enerjidir. Mekanik enerji kullanılabilir veya depolanabilir bir enerjidir. De- polanan enerji potansiyel enerji olarak adlandırılır ve cisimlerin bir referans düzleminden olan yükseklikleri ile orantılıdır.
Kinetik enerji nedir?
Hareket için kullanılan enerji de kinetik enerji olarak adlandırılır. Kinetik enerji cismin hızına ve kütlesine bağlı olarak değişir.
Elektrik enerjisi nedir?
Elektrik enerjisi serbest elektronların hareketi ile iş yapan enerjidir. Tüm katılar atomlardan oluşmaktadır. Her bir atom bir veya daha fazla elektron içerir. Serbest elektronlar bir iletkende elektriksel kuvvete maruz kaldıklarında bir yönde hareket ederler ve elektrik akımını meydana getirirler.
Enerjinin korunumu ilkesi nedir?
Enerjinin korunumu ilkesine göre enerji yoktan var edilemez, var olan enerji de yok edilemez, ancak bir türden diğer bir türe dönüşür ve toplam enerji miktarı korunur. Eğer bir cisim h yüksekliğinden serbest bırakılırsa, cisim yere göre potansiyel enerjisini kaybederken kinetik enerji kazanmaya başlar. Hava sürtünmesini ihmal edersek, cisim yere çarptığı anda potansiyel enerjisinin tamamı kinetik enerjiye dönüşmüş olur.
Elektrik makinesi hangi tür enerjileri birbirine dönüştürür?
Bir elektrik makinesi ya mekanik enerjiyi elektrik enerjisine ya da elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürebilen bir aygıttır. Böyle bir aygıt mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanıldığında jeneratör olarak adlandırılır.
Fizikte iş ne demektir?
Fizikte iş kapsamında genellikle; bir cisme yerdeğiştirmesi boyunca uygulanan kuvvetin yapmış olduğu işten söz edilir.
Güç nedir?
Birim zamanda yapılan iş miktarı güç olarak adlandırılır. Güç enerjinin bir formundan diğerine dönüştürülme hızı olarak da tanımlanır.
Verim nedir?
Kullanılabilir enerji miktarı ile verdiğimiz enerji miktarı arasında nasıl bir orantı vardır?
Yüzde yüzlük bir dönüşüm ısı, ses, ve çeşitli biçimlerde oluşan ancak amacımız doğrultusunda kullanamadığımız enerjiden dolayı söz konusu değildir. Bu nedenle kullanılabilir enerji miktarı daima verdiğimiz enerji miktarından azdır. Verim sistemden aldığımız enerjinin sisteme giren enerjiye oranı olarak tanımlanır.
Enerjinin SI ölçüm sisteminde birimi nedir?
Enerjinin SI ölçüm sisteminde birimi joule (J) veya newton.metre (N.m) dir.
Uluslararası ölçüm sisteminde kütle birimi nedir?
Uluslararası ölçüm sisteminde kütle birimi kg (kilogram), uzunluk (yükseklik) birimi m (metre) ve yerçekimi ivmesi birimi m/s2 olduğundan enerji birimi J (joule; jul diye okunur) olarak belirlenir.
Uluslararası ölçüm sisteminde yerçekimi ivmesi birimi nedir?
Uluslararası ölçüm sisteminde kütle birimi kg (kilogram), uzunluk (yükseklik) birimi m (metre) ve yerçekimi ivmesi birimi m/s2 olduğundan enerji birimi J (joule; jul diye okunur) olarak belirlenir.
Serbest elektronlar bir iletkende elektriksel kuvvete maruz kaldıklarında ne olur?
Elektrik enerjisi serbest elektronların hareketi ile iş yapan enerjidir. Tüm katılar atomlardan oluşmaktadır. Her bir atom bir veya daha fazla elektron içerir. Serbest elektronlar bir iletkende elektriksel kuvvete maruz kaldıklarında bir yönde hareket ederler ve elektrik akımını meydana getirirler.
Deneyde motor destek çubuğuna nasıl sabitlenir?
İki yönlü ayarlanabilir sabitleyici kullanarak sağ taraftaki destek çubuğunun üst ucuna makaralı elektrik motorunu sıkıca sabitleyiniz. Elektrik motorunun makarası diğer destek çubuğunun yakınında ve aynı hizada olmalıdır. Elektrik motoru ile sol taraftaki destek çubuğu birbirine temas etmemelidir.
Enerji dönüşümü deney setinin mekanik kısmı hangi unsurlardan oluşur?
Enerji dönüşümü deney setinin elektrik devresi güç kaynağı, voltmetre, ampermetre, elektrik motoru, devre anahtarı ve akkor lambadan oluşmaktadır. Bu elektrik devresini kurmak için cihazlarla birlikte devre modülleri kullanılır.
Güç kaynağı elektrik devresine nasıl bağlanır?
Kırmızı kablonun bir ucunu güçkaynağı üzerinde bulunan dc bölgedeki (+) işaretli kırmızı çıkış ucuna ve mavi kablonun bir ucunu (-) işaretli çıkış ucuna takınız. Bağlantı kablolarının diğer uçlarını devredeki çift yuvalı devre modülüne Şekil 3.16’daki gibi takınız. Güç kaynağı üzerinde V ile gösterilen bölgede voltaj ayar düğmesi ile çıkış gerilimini 0 V’a ve A ile gösterilen bölgede akım ayar düğmesi ile akım değerini 0 A’ e ayarlayınız. Ampermetre ve voltmetreyi dijital göstergelerinin sol alt tarafında bulunan açma-kapama anahtarı (POWER ON-OFF) ile açınız. Şekil 3.17’de görüldüğü gibi anahtarlı devre modülünde 1 numaralı konum elektrik motorunu çalıştırmak için ve 2 numaralı konum elektrik motorunu devre dışı bırakmak için kulla- nılır. Deneye başlamadan önce anahtarlı devre modülü üzerindeki anahtarın 2 numaralı konumda olduğunu kontrol ediniz. Enerji dönüşümü ile ilgili deneyi yapmak üzere deney seti hazır hale gelmiştir.