Elektromanyetizma Faraday Yasası Lenz Bağıntısı Self İndüktans
advertisement
Elektromanyetizma Faraday Yasası Lenz Bağıntısı Self İndüktans Kaynak : Serway-Beichner Bölüm 31-32 Elektromanyetizma Elektrik ve Manyetizma, Elektromanyetizmanın farklı yüzeyleridir. Haraket eden bir elektrik yükü, manyetik alan üretir. Değişen manyetik alanlar elektrik yüklerini hareket ettirir. Bu bağlantı ilk defa Faraday ve Maxwell tarafından ifade edildi. Einstein, elektrik ve manyetizmayı birleştirilmiş elektromanyetik kuvvetin birbiriyle örülmüş yüzeyleri olarak ifade etti. Elektromanyetik indüksiyonun gösterimi: Piller olmadan devreden bir akımın geçmesi. Aşağıdaki bobine değişen bir potansiyel fark uygulandığında, üstteki bobinde indüklenen bir emk nın sonucunda lamba yanar. Eğer üstteki bobin aşağı-yukarı hareket ettirilirse ışığın şiddeti değişir mi? Faraday Deneyi Anahtar kağatıldığında galvanometrenin ibresi bir yöne sapar ve sıfır noktasına geri döner. Anahtar açıldığında galvanometre diğer tarafa sapar ve sıfır noktasına tekrar geri döner. Anahtar kağatıldığında birincil devrede manyetik alan oluşur ve belli bir değere kadar çıkar, ikincil devrede akımı oluşturan işte bu değişken manyetik alandır. Sonuç: manyetik alan değiştirilerek ikincil devrede indüklenmiş bir emk üretilir. Faraday’ın indüksiyon yasası; bir devrede indüklenen emk, devreden geçen manyetik akının zamana göre türevi ile doğru orantılıdır. 𝑑Φ𝐵 𝜀=− 𝑑𝑡 Devre aynı alana sahip N tane sarımdan oluşursa, ve bir ilmekten geçen manyetik akı Φ𝐵 ile ifade edilirse, emk; 𝑑Φ𝐵 𝜀 = −𝑁 𝑑𝑡 Lenz yasası, Faraday yasasındaki indüklenmiş emk ve akıdaki değişimin zıt cebirsel işaretlerde olmasını fiziksel olarak şöyle açıklar; İndüksiyon emk’nın yönü (polaritesi) akım ilmeğinin çevrelediği alandan geçen manyetik akı değişimine karşı koyacak şekilde manyetik akı oluştşran akımın yönündedir. Yani, bir iletkendeki indüklemiş akım ve emk’nın kendilerini meydaan getiren değişime karşı koyacak yöndedir. Solenoid (Akım Makarası=Akım Kangalı) N: Sarım sayısı N B 0 I 0 In L L: Kangalın boyu I: Kangaldan geçen akım n: Birim uzunluğun sarım sayısı •Akım kangalı, manyetik alanda enerji depolar •Akım kangalının manyetik alan çizgileri çubuk mıknatısın manyetik alan çizgilerine benzerdir. •Eksen boyunca manyetik alan hemen hemen sabittir. •Eksenden uzaklaştıkça alan çizgileri zayıflar. Bir bobindeki akım zamanla değiştiği anda, Farday yasasına uygun olarak bobinde bir emk indüklenir. Bu Öz-indüksiyon emk; 𝑑𝐼 𝜀 = −𝐿 𝑑𝑡 Burada L, bobinin indüktansıdır. İndüktans, bir aygıtın devreden geçen akımdaki değişime karşı koymasının bir ölçüsüdür. SI birim sisteminde indüktansın birimi henry (H) dir. Herhangi bir bobinin indüktansı: 𝑁Φ𝐵 𝐿= 𝐼 Burada Φ𝐵 bobinden geçen manyetik akı, N ise toplam sarım sayısıdır. Bir aygıtın indüktansı o aygıtın geometrisine bağlıdır. Örneğin, içi vakum dolu bir solenoidin indüktansı, 𝜇0 𝑁 2 𝐴 𝐿= 𝑙 Burada A kesit alanı ve 𝑙 solenoidin boyudur. Şekildeki devrede anahtar t=0 anında kapatılırsa, devredeki akımın zamana göre değişimi; 𝜀 𝐼= 1 − 𝑒 −𝑡 𝑅 𝜏 Burada 𝜏 = 𝐿 𝑅 , RL devresinin zaman sabitidir. Batarya dirençsiz bir telle yer değiştirirse akım, zamanla aşağıdaki ifadeye göre azalır; 𝜀 −𝑡 𝐼= 𝑒 𝑅 𝜏 Solenoid, sarmal yapıda, bobin şeklinde genelde manyetik alan oluşturmak ya da manyetik alandan yararlanmak için kullanılan iletken tel sarım.
