Bölüm 9 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON. Copyright 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley

Ebat: px
Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Bölüm 9 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON. Copyright 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley"

Transkript

1 Bölüm 9 ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON

2 Hedef Öğretiler Faraday Kanunu Lenz kanunu Hareke bağlı EMK İndüksiyon Elektrik Alan Maxwell denklemleri ve uygulamaları

3 Giriş Pratikte Mıknatısın hareketi akım oluşmasına neden olabilir. Kredi kartlarının sırtında bir manyetik şerit vardır ve pos makinasından hızla kartı çektiğinizde minik akımlar oluşur ve böylece bilgileriniz makineye aktarılır. Bir bobinde mıknatısla akım oluşturulabilir. Mekanik enerji elektrik enerjisine dönüştürülebilir.

4 Indüksiyon akım a) mıknatıs sabit tutulduğunda akım gözlenmez. b) mıknatıs hareket ettirilirse akım gözlenir. c) Bir bobine pil bağlayıp hareket ettirilirse akım gözlenir. d) Bobin sabit tutulup devre açılıp kapanırsa akım gözlenir. b,c, ve d seçeneklerinde bobindeki manyetik alan değiştiriliyor.

5 Manyetik Akı Manyetik akı birimi weber 'dir. (Wb) Bu durumda manyetik akı yoğunluğu ise weber/ metre 2 dir. (Wb/m 2 ) Ancak uluslar arası SI birimlerde tesla birimi de kullanılır. (T). Buna göre 1 T = 1 Wb/m 2.

6 EMK ve Akım t induced in a loop

7 İndüksiyon EMK nın yönünü bulma

8 Faraday Kanunu Faraday kanununa göre bir devrede indüklenen emk, devreden geçen manyetik akının zamana göre türevi ile doğru orantılıdır. Bu ifade şöyle yazılabilir:

9 İndüksiyon EMK yı üretmek (AC)

10 İndüksiyon EMK yı üretmek (DC)

11 Lenz s Law İletken tel sarımlı bir bobin (solenoid) alıp içine bir mıknatıs yaklaştırıp uzaklaştırırsak bir manyetik alan oluşur. Bu durumda, solenoid, mıknatısın oluşturduğu manyetik alanı yok etmek üzere karşı tepki göstererek ters yönde bir manyetik alan meydana getirir. Sonuç olarak solenoid, mıknatısın müdahalesinin oluşturduğu manyetik alana karşılık manyetik alan üretecek bir elektrik akımı üretir. Bu, endüksiyon bobininin yaptığı akıma endüklenmiş akım denir. Bu akımın, kendisini oluşturan manyetik alana zıt yönde bir alan oluşturacak şekilde akacağını Heinrich Lenz bulduğundan LENZ kanunu olarak anılır.

12 İletken Çubuğun homojen manyetik alanda hareketi x

13 Faraday Disk dinamo Deneysel fizikçilerin en büyüğüdür. Dinamoyu (elektrik enerjisi üretmek için mekanik enerji kullanan makineler) bulan kişidir. Bir tel bobine elektrik yüklediğinde, ayrı olarak yanında duran ikinci bobininde elektrik akımı oluştuğunu saptadı. Bunun manyetik etki sonucu olduğunu buldu. Terse giderek müthiş buluşunu gerçekleştirdi. Bir telden geçen elektrik manyetik etki yaratıyorsa,tersi de yani manyetik etki de elektrik oluşturabileceğini düşündü.bir mıknatısı bir tel bobinin içine sokup çıkardı ve telin elektrik yüklendiğini buldu.faraday ın çalışmaları elektrik motorunun icadını, elektrik üreten büyük sistemlerin geliştirilmesini sağladı.

14 İndüksiyon Elektrik Alan

15 Eddy akımı Eddy Akımı (Girdap Akımları ya da Foucault Akımı da denmektedir) Faraday ın indüksiyon kanunu sebebiyle, manyetik alan değiştiğinde iletkenlerin içerisinde oluşan çembersel(bir çerçevenin içerisinde başladığı noktaya dönen) elektrik akımıdır. Eddy akımı kapalı bir döngünün içerisinde, manyetik alana dik düzlemlerde akar. Sabit bir iletkenin içerisinde; AC elektromıknatıs veya trafo kullanılarak oluşturulmuş, zamana bağlı değişen bir manyetik alan ile veya sabit bir mıknatısa göre hareketli bir iletken ile oluşturulabilirler. Belirli bir çerçeve içerisinde oluşan akımın büyüklüğü; manyetik alanın büyüklüğü, çerçevenin alanı, çerçevenin içerisinde oluşmuş manyetik akının anlık değişim miktarı ile doğru, üzerinde aktığı maddenin içdirenciyle ters orantılıdır.

16 Eddy akımı Lenz yasası sebebiyle, Eddy akımı, kendisini oluşturan manyetik alana karşı bir manyetik alan oluşturur, yani kendisini oluşturan manyetik alan değişimine karşı çıkar. Örneğin, yüzeyinde oluşan eddy akımı sebebiyle, iletken bir yüzey, yakınlarında hareket eden bir mıknatısa çekme kuvveti uygulayabilir. Bu etki Eddy Akımı Frenlerinde aktif olarak kullanılmaktadır. Bu fren, dönen nesneleri, cihazı kapattığımızda hızlı bir şekilde durdurmamızı sağlar. Direnç üzerinde akan akımın ısı olarak enerji kaybına sebep olması yüzünden; eddy akımı, altenatif akım indüktörleri,trafoları, elektrik motorları ve elektrik jeneratörlerindeki enerji kaybının önemli sebeplerinden biridir. Bunları engellemek amacıyla katmanlanmış manyetik çekirdekler kullanılmaktadır. Eddy akımı ayrıca indüksiyonlu fırınlarda nesneleri ısıtmak amacıyla, metal objelerdeki çatlakları/kırıkları ve hatalı kısımları tespit etmek amacıyla, eddyakımı test cihazlarında kullanılmaktadır.

17 Eddy akımı

18 Maxwell Denklemleri