İndüksiyon yasası
advertisement
FARADAY’IN İNDÜKSİYON KANUNU Burada, iletkenin çevresindeki manyetik alanın değişiminin kuvvete(emk) (yani voltaja) neden olacağını göreceğiz. bir elektromotor Bunu anlayabilmek için basit bir deney düşünelim. Bir tel halka bir ampermetreye bağlanmış olsun. Bir mıknatıs bu tel halkaya doğru yaklaştırılırsa, ampermetrenin ibresinin saptığı gözlenir. Eğer mıknatıs halkadan uzaklaştırılacak olursa ampermetrenin ibresinin bu sefer ters yönde saptığı gözlenir. Mıknatıs herhangi bir yöne hareket ettirilmediğinde ise ibrede herhangi bir sapma gözlenmez. (Benzer etkiler mıknatıs sabit tutulup, tel halka hareket ettirilerek de sağlanabilir). Bu gözlemlerden, halkanın mıknatısın hareketinden dolayı manyetik alanda meydana gelen değişikliği algıladığını anlarız. Böylece akım ile değişen manyetik alan arasında bir ilişkinin olduğu sonucunu çıkarırız. S Mıknatıs tel halkaya doğru hareket ettirildiğinde ampermetre sapar.Bu halkada bir akım olduğunu gösterir. Mıknatıs sabit tutulduğunda herhangi bir akım gözlenmez. N S Mıknatıs tel halkadan uzaklaştırıldığında ampermetre ters yönde sapar. Bu ise mıknatısın hareket yönü değiştiğinde hareket yoluyla oluşturulan akımın yönünün de değişeceğini gösterir. N S 0 N 0 0 Burada hiçbir batarya olmamasına rağmen devrede bir akımın başladığı görülmüştür. Bu akım indüklenmiş emk tarafından oluşturulduğu için bu akıma indüklenmiş akım denir. Faraday’ ın indüksiyon yasasını özetleyen genel ifade şu şekilde özetlenebilir: “ Bir devrede indüklenen emk, devreden geçen manyetik akının zamanla değişimi ile doğru orantılıdır.” Faraday’ ın indüksiyon yasası şu şekilde formülüze edilebilir: dφ ε =− B dt (1.1) A. Ozansoy, 2007, Ankara 1 r r Burada φ B = ∫ B.dA devreden geçen manyetik akıdır. Eğer devre N tane sarımdan oluşmuşsa ve φ B ’ de bir sarımdan geçen manyetik akı ise, devrede oluşan toplam emk; dφ (1.2) ε = −N B dt Denklem (1.1) ve (1.2)’ deki (-) işaretinin fiziksel anlamı Lenz yasası ile belirlenir. LENZ YASASI Faraday yasası indüklenmiş emk ve manyetik akının zıt işaretlere sahip olduğunu gösterir. Bu (-) işareti şu anlama gelir: Manyetik akıda herhangi bir değişiklik ile üretilen indüklenmiş emk, kendisini üreten manyetik akı değişimine karşı koyacak şekilde bir manyetik akı oluşturacak akımın yönündedir. Herhangi bir tel halka içinde indüklenen manyetik alan, halka içindeki manyetik akı sabit kalacak şekilde oluşur. Aşağıdaki örneklerde (şekil, http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu adresinden alınmıştır), eğer r r B manyetik alanı mıknatısın hareketi ile artarsa, indüklenmiş alan Binduced buna zıt yönde r etkir. Bu Binduced ’ ı oluşturacak akımın yönü indüklenmiş emk’ nın da yönüdür. Şekildeki örneklerde bir mıknatıs ve bir bobin yer almaktdır. İlk örnekte mıknatısın oluşturduğu manyetik alan sola doğrudur (çünkü manyetik alan çizgileri N kutbundan r dışa doğru ve S kutbundan içe doğrudur). Durgun olan bobine doğru v hızı mıknatıs r yaklaştırılıyor. Bu durumda manyetik alanda sola doğru bir artış olur. ( ΔB ) Bu artışa r r karşı koyacak yönde Binduced oluşur. Bu Binduced ’ ı oluşturacak akımın yönü ise şekilde kalın okla gösterilmiştir. İkinci örnekte ise manyetik alan sağa doğrudur. Mıknatıs r bobinden v hızı ile uzaklaştırılacak olurda manyetik alanda sola doğru bir artış olur. Bu r r artışa karşı koyacak indüklenmiş manyetik alan Binduced ise sağa doğru olur. Bu Binduced ’ ı oluşturacak akımın yönü ise yine şekilde gösterildiği gibidir. Şekildeki diğer örnekler için de benzer yorumlar yapılabilir. A. Ozansoy, 2007, Ankara 2 Buna göre Lenz Yasasını kısaca şöyle ifade edebiliriz: “ İndüksiyon emk sının yönü halkadan geçen manyetik akı değişimine karşı koyacak yönde bir manyetik akı oluşturacak akımın yönüdür.” Kaynaklar: 1. Serway & Beichner, Fen ve Mühendislik İçin Fizik, Cilt-2 2. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu 3. http://www.newton.dep.anl.gov A. Ozansoy, 2007, Ankara 3
