Transformatörler

1. Birincil sarımı 200, ikincil sarımı 400 olan ideal bir transformatörün girişine 110 V uygulanmaktadır. Buna göre çıkış gerilimi kaç V olur?

N1 / N2 = V1 / V2

• A) 55
• B) 110
• C) 220
• D) 440
• E) 880

Doğru cevap: C — Gerilim sarım sayısıyla doğru orantılıdır; sarım iki katına çıktığı için V₂ = 110 × 2 = 220 V.

1. Verilenleri yazalım: N₁ = 200, N₂ = 400, V₁ = 110 V, istenen çıkış gerilimi V₂. Bağıntı N₁ / N₂ = V₁ / V₂.
2. Sarım oranını bulalım: 200 / 400 = 1/2. Yani ikincil sarım birincilin iki katı.
3. Gerilim oranı da aynı olacağına göre çıkış gerilimi girişin iki katıdır: V₂ = 110 × 2 = 220 V. Bu bir yükseltici transformatördür.
4. Denetleyelim: sarım artarken gerilimin de artması bekleniyordu ✓ — 220 > 110, sonuç tutarlı.

2. Bir transformatörün ikincil sarım sayısı birincil sarım sayısından büyüktür. Bu transformatör için ne söylenir?

N2 > N1

• A) Gerilimi düşürür.
• B) Gerilimi yükseltir.
• C) Gerilimi değiştirmez.
• D) Akımı yükseltir.
• E) Gücü artırır.

Doğru cevap: B — İkincil sarım birincilden çoksa çıkış gerilimi giriş geriliminden büyük olur; bu bir yükseltici transformatördür.

1. Bağıntıyı yazalım: V₁ / V₂ = N₁ / N₂. Gerilim oranı, sarım oranıyla aynıdır.
2. Verilen koşul N₂ > N₁. Öyleyse sağ taraftaki kesir 1’den küçüktür; sol taraf da 1’den küçük olmak zorundadır.
3. V₁ / V₂ < 1 demek, V₂ > V₁ demektir. Yani çıkış gerilimi giriş geriliminden büyüktür; transformatör gerilimi yükseltir.
4. Denetleyelim: gücün korunması gerekiyor ✓ — gerilim yükselirken akım aynı oranda düşer, yani trafo "gücü artırır" seçeneği doğru olamaz.

3. İdeal bir transformatörde gerilim iki katına yükseltilmektedir. Buna göre ikincil devredeki akım nasıl değişir?

V1 × i1 = V2 × i2

• A) İki katına çıkar.
• B) Dört katına çıkar.
• C) Değişmez.
• D) Yarıya iner.
• E) Dörtte birine iner.

Doğru cevap: D — İdeal transformatörde güç korunur; gerilim iki katına çıkarsa akım yarıya iner.

1. Bağıntıyı yazalım: V₁ · i₁ = V₂ · i₂. Bu, giriş gücünün çıkış gücüne eşit olduğunu söylüyor.
2. Eşitliğin sol tarafı değişmiyor, çünkü giriş aynı. Öyleyse sağ taraftaki çarpım da sabit kalmalıdır.
3. Çarpımı sabit tutmak için çarpanlardan biri büyürken öteki aynı oranda küçülmelidir. Gerilim iki katına çıktığına göre akım yarıya iner.
4. Denetleyelim: transformatör bir enerji kaynağı değil ✓ — güç üretemeyeceği için kazanılan gerilim mutlaka akımdan ödenir.

4. Bir transformatörün girişine sabit bir doğru akım kaynağı bağlanmaktadır. Bu durumda ikincil sargıda gözlenecek sonuç nedir?

• A) Gerilim iki katına çıkar.
• B) Gerilim yarıya iner.
• C) Çıkışta gerilim oluşmaz.
• D) Akım artar.
• E) Trafo daha verimli çalışır.

Doğru cevap: C — Transformatör indüksiyonla çalışır ve indüksiyon akı değişimi ister; sabit doğru akımda çıkışta gerilim oluşmaz.

1. Çalışma ilkesini hatırlayalım: birincil sargıdan geçen akım çekirdekte manyetik akı üretir, bu akının DEĞİŞİMİ ikincil sargıda emk indükler.
2. Sabit bir doğru akım kaynağı bağlandığında akım büyüklüğü zamanla değişmez. Öyleyse ürettiği manyetik akı da sabittir.
3. Akı sabitse akı değişimi sıfırdır. Faraday yasası gereği indüklenen emk de sıfır olur; ikincil sargıda gerilim doğmaz.
4. Denetleyelim: anahtar açılıp kapanırken kısa bir gerilim görülür ✓ — o anlarda akım, dolayısıyla akı değiştiği için.

5. Kartlarda bir transformatörün temel parçaları verilmiştir. Ortadaki parçanın işlevi aşağıdakilerden hangisidir?

• A) Akımı doğrudan iletmek
• B) Sargıları soğutmak
• C) Gerilimi ölçmek
• D) Manyetik akıyı bir sargıdan diğerine yoğunlaştırarak taşımak
• E) Sargıları yalıtmak

Doğru cevap: D — Demir çekirdek, manyetik akıyı yoğunlaştırıp bir sargıdan ötekine taşır.

1. Kartlardaki üç parçayı sıraya koyalım: birincil sargı, demir çekirdek, ikincil sargı. Ortadaki parçanın işi soruluyor.
2. İki sargı arasında doğrudan bir elektriksel bağlantı yoktur; teller birbirine değmez. Öyleyse enerji akımla değil, manyetik yolla aktarılıyor olmalı.
3. Demirin manyetik geçirgenliği havadan çok yüksektir. Birincil sargının ürettiği akı çekirdeğin içinde toplanır ve neredeyse tamamı ikincil sargıdan geçer. Çekirdeğin işi akıyı yoğunlaştırıp taşımaktır.
4. Denetleyelim: çekirdek çıkarılsaydı akının çoğu havaya dağılırdı ✓ — aktarım verimi düşer, çıkış gerilimi küçülürdü.

6. Tabloda ideal bir transformatörün değerleri verilmiş, biri boş bırakılmıştır. Tabloda eksik kalan akım değeri kaç amperdir?

• A) 50
• B) 10
• C) 5
• D) 2
• E) 0,5

Doğru cevap: D — Sarım 5 katına çıkınca gerilim de 5 katına çıkar; güç korunduğu için akım 5’e bölünür: 10 / 5 = 2 A.

1. Verilenleri yazalım: N₁ = 100, N₂ = 500, i₁ = 10 A, istenen ikincil akım i₂. Sarım oranı 500 / 100 = 5.
2. Önce gerilime bakalım: gerilim sarımla doğru orantılı olduğu için çıkış gerilimi girişin 5 katıdır.
3. Şimdi gücü koruyalım: V₁ · i₁ = V₂ · i₂. Gerilim 5 katına çıktığına göre çarpımın sabit kalması için akım 5’e bölünmelidir. i₂ = 10 / 5 = 2 A.
4. Denetleyelim: sarım artarken akımın azalması bekleniyordu ✓ — 2 A < 10 A, ters orantı doğrulanıyor.

7. Elektrik santralinden çıkan enerji uzun mesafelere çok yüksek gerilimle taşınmaktadır. Bu tercihin nedeni aşağıdakilerden hangisidir?

• A) Yüksek gerilimin daha ucuz olması
• B) Aynı gücün daha küçük akımla taşınıp hat kaybının azalması
• C) Kabloların ısınmasının istenmesi
• D) Yüksek gerilimin güvenli olması
• E) Gerilimin mesafeyle artması

Doğru cevap: B — Gerilim yükseltilince aynı güç daha küçük akımla taşınır; kayıp akımın karesine bağlı olduğu için büyük ölçüde azalır.

1. Hattaki kaybın neye bağlı olduğunu yazalım: kayıp = i² · R. Kablonun direnci verilidir, öyleyse kaybı belirleyen tek şey akımdır.
2. Taşınan güç ise P = V · i’dir. Aynı gücü taşımanın iki yolu var: düşük gerilim–büyük akım ya da yüksek gerilim–küçük akım.
3. Gerilim yükseltildiğinde akım aynı oranda küçülür. Kayıp akımın KARESİYLE azaldığı için, akımı ona bölmek kaybı yüze böler. İletimde yüksek gerilim bu yüzden tercih edilir.
4. Denetleyelim: taşınan güç değişmiyor ✓ — kazanç enerjinin miktarından değil, yolda ısıya dönüşen paydan geliyor.

8. Yüksek gerilimle taşınan enerji, mahalle aralarındaki direklerde bulunan trafolardan geçirildikten sonra evlere ulaşmaktadır. Bu trafoların işlevi nedir?

• A) Gerilimi kullanılabilir düzeye düşürmek
• B) Gerilimi daha da yükseltmek
• C) Akımı sıfırlamak
• D) Enerji üretmek
• E) Frekansı değiştirmek

Doğru cevap: A — İletim için yükseltilen gerilim, evlerde kullanılabilmesi için düşürücü trafolarla güvenli düzeye indirilir.

1. Enerjinin izlediği yolu sıraya koyalım: santralde üretilir, iletim için gerilimi yükseltilir, uzun hatlarla taşınır ve sonunda evlere ulaşır.
2. Hatlardaki gerilim on binlerce volttur; bu düzey ev tesisatı ve cihazlar için hem kullanılamaz hem tehlikelidir. Şebeke gerilimi ise 220 V’tur.
3. Direklerdeki trafolar bu son adımı yapar: ikincil sarımları birincilden az olduğu için gerilimi kullanılabilir düzeye düşürürler. Aynı anda akım da yükselir, çünkü güç korunur.
4. Denetleyelim: bu trafolar enerji üretmiyor ✓ — yalnız gerilim ile akımın oranını değiştiriyorlar.

9. Telefon şarj adaptörleri 220 V’luk şebeke gerilimini birkaç volta indirmektedir. Adaptörün içindeki bu görevi üstlenen parça hangisidir?

• A) Düşürücü transformatör
• B) Direnç
• C) Kondansatör
• D) Sigorta
• E) Anahtar

Doğru cevap: A — Şarj adaptöründe 220 V’u birkaç volta indiren parça düşürücü transformatördür.

1. İstenen işi belirleyelim: alternatif şebeke geriliminin büyüklüğünü küçültmek. Bunu yapabilen tek eleman transformatördür.
2. Öteki seçenekleri işlevlerine göre eleyelim. Direnç gerilim düşürür ama enerjiyi ısıya çevirerek harcar; kondansatör yük depolar, sigorta aşırı akımda devreyi keser, anahtar devreyi açıp kapatır.
3. Adaptörde ikincil sarımı birincilden çok az olan bir düşürücü transformatör bulunur; gerilimi birkaç volta indirir. Ardından gelen doğrultma devresi bu alternatif gerilimi doğru gerilime çevirir.
4. Denetleyelim: gerilim düşerken akım yükseliyor ✓ — telefonun ihtiyacı da düşük gerilim ve görece büyük akım.

10. Gerçek transformatörlerde çıkış gücü giriş gücünden bir miktar küçüktür. Bu kaybın başlıca nedenleri aşağıdakilerden hangisidir?

• A) Sarımların kopması
• B) Gerilimin azalması
• C) Akımın yön değiştirmesi
• D) Frekansın değişmesi
• E) Sargı direncinde ısınma ve çekirdekteki kayıplar

Doğru cevap: E — Kayıpların başlıca nedenleri sargı direncinde açığa çıkan ısı ve demir çekirdekteki kayıplardır.

1. Kaybın nerede olabileceğine bakalım: enerji ya sargılarda ya çekirdekte kaybolur, çünkü trafonun başka parçası yoktur.
2. Sargılar bakır telden yapılır ve telin bir direnci vardır. Akım bu dirençten geçerken i² · R kadar enerji ısıya dönüşür; buna bakır kaybı denir.
3. Çekirdekte ise iki kayıp oluşur: değişen akının indüklediği girdap akımları ve demirin her çevrimde yeniden mıknatıslanması. İkisi birlikte demir kaybını verir. Çıkış gücünün giriş gücünden küçük olmasının nedeni bu iki kalemdir.
4. Denetleyelim: büyük trafolar soğutmalı ✓ — kayıp ısı olarak açığa çıktığı için uzaklaştırılması gerekiyor.

11. Bir öğrenci gerilimi yükselten transformatörün enerji ürettiğini düşünmektedir. Bu düşüncenin yanlışlığı nasıl açıklanır?

• A) Gerilim yükselirken akımın aynı oranda düşmesi ve gücün korunması
• B) Gerilimin hiç değişmemesi
• C) Akımın da yükselmesi
• D) Trafonun akım üretmesi
• E) Gücün ikiye katlanması

Doğru cevap: A — Gerilim yükselirken akım aynı oranda düşer; çarpım, yani güç değişmediği için trafo enerji üretmez.

1. Öğrencinin doğru gördüğü şeyi ayıralım: yükseltici trafoda çıkış gerilimi gerçekten girişten büyüktür. Buraya kadar bir yanlış yok.
2. Hata bir sonraki adımda: gerilimin artması tek başına enerjinin arttığı anlamına gelmez. Enerjiyi belirleyen büyüklük güçtür ve güç, gerilim ile akımın ÇARPIMIDIR.
3. İdeal trafoda V₁ · i₁ = V₂ · i₂’dir. Gerilimden kazanılan her kat, akımdan aynı oranda ödenir. Çarpım sabit kaldığı için giriş ve çıkış gücü eşittir; enerji üretilmez, yalnız gerilim-akım oranı değişir.
4. Denetleyelim: gerçek trafoda çıkış gücü biraz daha KÜÇÜK ✓ — kayıplar yüzünden; hiçbir durumda büyük olamaz.

12. 220 V’u 22 V’a düşüren ideal bir transformatörün birincil sarımı 1000’dir. Buna göre ikincil sarım sayısı kaçtır?

N2 = N1 × V2 / V1

• A) 10
• B) 22
• C) 100
• D) 220
• E) 1000

Doğru cevap: C — Gerilim 10 kat düştüğüne göre sarım da 10 kat az olmalıdır; N₂ = 1000 / 10 = 100.

1. Verilenleri yazalım: V₁ = 220 V, V₂ = 22 V, N₁ = 1000, istenen N₂. Bağıntı N₂ = N₁ · V₂ / V₁.
2. Önce gerilim oranını bulalım: 220 / 22 = 10. Gerilim 10 kat düşürülüyor.
3. Sarım gerilimle doğru orantılı olduğuna göre sarım da 10 kat az olmalıdır: N₂ = 1000 / 10 = 100. Bu, düşürücü bir transformatördür.
4. Denetleyelim: bağıntıya koyalım ✓ — 1000 × 22 / 220 = 100, aynı sonuç çıkıyor.

13. Kaynak makineleri düşük gerilimde çok büyük akım gerektirir. Bu makinelerde kullanılan transformatörün sarım yapısı nasıl olmalıdır?

• A) İkincil sarımı birincilden çok fazla olmalı
• B) İki sarım eşit olmalı
• C) Çekirdek kullanılmamalıdır
• D) Sarım sayısı önemsizdir
• E) İkincil sarımı birincilden az olmalı

Doğru cevap: E — Düşük gerilim–büyük akım isteniyorsa ikincil sarım birincilden az olmalıdır.

1. İstenen çıkışı yazalım: gerilim düşük, akım çok büyük. İki koşul birbirini destekliyor, çünkü güç korunduğunda biri düşerken öteki yükselir.
2. Gerilim sarım sayısıyla doğru orantılıdır. Düşük çıkış gerilimi için ikincil sarımın birincilden AZ olması gerekir.
3. Aynı seçim akımı da istenen yönde değiştirir: akım sarımla ters orantılı olduğu için az sarımlı ikincilde akım büyür. Kaynak makinesinin ihtiyacı böylece karşılanır.
4. Denetleyelim: kaynak makinelerinin ikincil kabloları çok kalın ✓ — taşıdıkları akım çok büyük olduğu için.

14. İdeal bir transformatörün girişine 50 Hz frekanslı alternatif gerilim uygulanmaktadır. Çıkıştaki gerilimin frekansı ne olur?

• A) 25 Hz
• B) 50 Hz
• C) 100 Hz
• D) Sarım oranına bağlıdır.
• E) Sıfır

Doğru cevap: B — Transformatör gerilimin büyüklüğünü değiştirir, frekansını değiştirmez; çıkış yine 50 Hz’dir.

1. Çıkış geriliminin nasıl doğduğunu izleyelim: birincil akım değiştikçe çekirdekteki akı değişir, bu değişim ikincil sargıda emk indükler.
2. Öyleyse çıkış, giriş akımının değişimini adım adım izler. Giriş saniyede 50 kez yön değiştiriyorsa akı da 50 kez, indüklenen emk de 50 kez yön değiştirir.
3. Sarım oranı yalnız emk’nin BÜYÜKLÜĞÜNÜ belirler, değişimin ritmini değil. Öyleyse çıkış frekansı girişle aynıdır: 50 Hz.
4. Denetleyelim: şebeke cihazları hep 50 Hz bekliyor ✓ — trafolar frekansı değiştirseydi bu standart tutmazdı.

15. Tabloda iki transformatör türü karşılaştırılmış, biri boş bırakılmıştır. Tabloda eksik kalan davranış hangisidir?

• A) Azalır
• B) Değişmez
• C) Sıfırlanır
• D) Artar
• E) Yön değiştirir

Doğru cevap: D — Güç korunduğu için gerilim ile akım ters yönde değişir; gerilim azalıyorsa akım artar.

1. Tablonun kurgusu şu: solda trafo türü, sağda gerilim ve akımın davranışı. Dolu satır: yükseltici → gerilim artar, akım azalır.
2. Dolu satırdaki ilişkiyi çıkaralım: iki büyüklük hep ters yönde değişiyor. Nedeni güç korunumu, yani V · i çarpımının sabit kalması.
3. Düşürücü trafoda gerilim azalıyor. Çarpımın sabit kalması için akımın artması gerekir. Boşluğa "artar" gelir; iki satır birbirinin tersi.
4. Denetleyelim: iki satırda da çarpım aynı ✓ — bir trafo türü ötekinin ters yönde çalışanı.

16. Bir transformatörün birincil ve ikincil sargıları arasında doğrudan elektriksel bağlantı bulunmamaktadır. Bu yapının sağladığı ek yarar nedir?

• A) Enerji üretimi
• B) Frekans değişimi
• C) Direncin azalması
• D) Akımın doğrultulması
• E) İki devrenin elektriksel olarak birbirinden yalıtılması

Doğru cevap: E — Aktarım manyetik yolla olduğu için iki devre elektriksel olarak birbirinden yalıtılmış olur.

1. Yapıyı tanımlayalım: birincil ve ikincil sargılar aynı çekirdeğin üzerindedir ama birbirine değmez; aralarında iletken bir yol yoktur.
2. Enerji yine de aktarılır, çünkü aktarım çekirdekteki manyetik akı üzerinden olur. Yani devreler enerji paylaşır ama akım paylaşmaz.
3. Bunun bir yan yararı vardır: birincil devredeki bir arıza ya da yüksek gerilim, ikincil devreye doğrudan geçemez. İki devre elektriksel olarak yalıtılmıştır ve bu, güvenlik açısından önemlidir.
4. Denetleyelim: yalnız yalıtım için yapılmış 1:1 trafolar var ✓ — sarım oranı 1 olduğu hâlde kullanılmalarının nedeni tam olarak bu.

17. Bir iletim hattında taşınan akım yarıya indirilmektedir. Buna göre hattaki ısı kaybı nasıl değişir?

Kayıp ~ i²

• A) Yarıya iner.
• B) Dörtte birine iner.
• C) Değişmez.
• D) İki katına çıkar.
• E) Dört katına çıkar.

Doğru cevap: B — Isı kaybı akımın karesiyle orantılıdır; akım yarıya inince kayıp dörtte birine iner.

1. Verilen bağlılığı yazalım: kayıp ~ i². Akım paydada değil, karesi alınmış olarak payda bulunuyor.
2. Değişimi uygulayalım: i yerine i/2 yazıldığında (i/2)² = i² / 4 olur.
3. Öyleyse kayıp dörtte birine iner. Akımı yarıya indirmek kaybı yarıya değil, dört kat azaltır; iletimde gerilimi yükseltmenin gücü de buradan gelir.
4. Denetleyelim: akım onda bire indirilseydi kayıp yüzde bire inerdi ✓ — azalma her zaman karesel.

18. Transformatör çekirdekleri tek bir demir kütle yerine ince yalıtılmış levhalardan yapılmaktadır. Bu tasarımın amacı nedir?

• A) Çekirdeği hafifletmek
• B) Maliyeti artırmak
• C) Çekirdekteki girdap akımlarını ve buna bağlı ısı kaybını azaltmak
• D) Sargı sayısını çoğaltmak
• E) Frekansı yükseltmek

Doğru cevap: C — İnce yalıtılmış levhalar girdap akımlarının dolaşacağı yolu keser ve çekirdekteki ısı kaybını azaltır.

1. Sorunu adlandıralım: çekirdekteki akı sürekli değiştiği için çekirdeğin kendisinde de emk indüklenir ve demir iletken olduğundan içinde girdap akımları dolaşır.
2. Bu akımlar hiçbir işe yaramaz; demirin direncinde ısıya dönüşerek enerji kaybettirir ve trafoyu ısıtır.
3. Girdap akımının dolaşabilmesi için geniş, kesintisiz bir iletken yol gerekir. Çekirdek ince ve birbirinden yalıtılmış levhalardan yapıldığında bu yol kesilir; akımlar küçük halkalara sıkışır ve kayıp büyük ölçüde azalır.
4. Denetleyelim: akı yine rahatça geçiyor ✓ — levhalar akı doğrultusuna paralel dizildiği için manyetik yol bozulmuyor.

19. Bir öğrenci çıkış geriliminin sarım sayısına bağlılığını ölçmek istemektedir. Bu deneyde sabit tutması gereken nedir?

• A) Giriş gerilimi ve çekirdek yapısı
• B) İkincil sarım sayısı
• C) Ölçüm aletinin rengi
• D) Deneyin yapıldığı gün
• E) Odanın büyüklüğü

Doğru cevap: A — Sarımın etkisini görebilmek için çıkış gerilimini belirleyen öteki etkenler — giriş gerilimi ve çekirdek yapısı — sabit tutulmalıdır.

1. Çıkış gerilimini neyin belirlediğini yazalım: V₂ = V₁ · N₂ / N₁. Bağıntıda giriş gerilimi ve iki sarım sayısı bulunuyor.
2. Sınanan değişken sarım sayısıdır; öyleyse o değiştirilecektir. Giriş gerilimi ise sabit tutulmalıdır, yoksa çıkıştaki değişimin sarımdan mı gerilimden mi geldiği ayırt edilemez.
3. Bir etken daha var ve bağıntıda GÖRÜNMÜYOR: çekirdek yapısı. Çekirdek akının ne kadarının ikincil sargıya ulaştığını belirler; değiştirilirse ölçüm bozulur. Bu yüzden o da sabit tutulmalıdır.
4. Denetleyelim: seçeneklerdeki aletin rengi, deneyin günü ve odanın büyüklüğü ✓ — hiçbiri çıkış gerilimini etkilemiyor.

20. İdeal transformatörde gerilim sarımla doğru, akım sarımla ters orantılıdır ve giriş gücü çıkış gücüne eşittir. Bu bilgiye dayanarak aşağıdakilerden hangisi söylenemez?

• A) Sarım artarsa gerilim artar.
• B) Sarım artarsa akım azalır.
• C) Giriş ve çıkış gücü eşittir.
• D) Gerilim ile akım ters yönde değişir.
• E) Gerilimi yükselten trafo aynı zamanda gücü de yükseltir.

Doğru cevap: E — Bilgi gücün korunduğunu açıkça söyler; gerilimi yükselten trafonun gücü de artırdığı yargısı bununla çelişir.

1. Verilen bilgiyi üç yargıya ayıralım: gerilim sarımla doğru orantılı, akım sarımla ters orantılı, giriş gücü çıkış gücüne eşit.
2. Seçenekleri bu üçüyle karşılaştıralım. Sarım artınca gerilimin artması birinciden, akımın azalması ikinciden, gücün eşitliği üçüncüden doğrudan çıkıyor; gerilim ile akımın ters yönde değişmesi de ilk iki yargının birleşimi.
3. Geriye kalan yargı, gerilimi yükselten trafonun gücü de yükselttiğini söylüyor. Bu, "giriş gücü çıkış gücüne eşittir" cümlesiyle doğrudan çelişir; söylenemez.
4. Denetleyelim: güç artsaydı enerji korunumu bozulurdu ✓ — bilgi zaten bunu engelleyecek biçimde kurulmuş.