T.C.MİLLİ EĞİTİM BAKANLIĞI-TUBİTAK BİDEB YİBO ÖĞRETMENLERİ (Fen Ve Teknoloji, Fizik, Kimya, Biyoloji Ve Matematik)PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ FİZİK ÇALIŞMA GRUBU FİZİK PROJE RAPORU PROJE ADI: HAREKET İLE ISI ELDE EDİLMESİ GRUP ADI: MOPCİGİ GRUP DANIŞMANLARI: Prof. Dr. F.NECATİ ECEVİT Prof. Dr. Zehra AKDENİZ GRUP ÜYELERİ: Seçkin KÖPRÜLÜ Kenan DOĞANAY Ahmet AKKAN 30.06.2009 1
PROJENİN AMACI: Soğuk günlerde ayakların üşümesini engellemek için ayakkabının içine elektromekanik bir düzenek yerleştirilecek. Bu düzenekten elektrik akımı elde edilmeye çalışılacak. Akımın bir direnç üzerinden geçerek ısı enerjisine dönüşmesi sağlanacak. Bu şekilde ayakkabının ısıtılması ve ayakların üşümemesi öngörülmektedir. ÖZETİ: İnsanoğlu geçmişten günümüze kadar sürekli olarak ayakla ilgili problemler yaşamaktadır. Bunlardan biriside sert kış koşullarında ayakların sıcak tutulamamasıdır. Bu da beraberinde çeşitli sağlık sorunlarını tetiklemektedir. Yapılan literatür taramasında bu proje konusuyla ilgili benzer bir çalışmaya rastlanmamıştır. Literatürde ayağın ayakkabı içinde sıcak tutulması için keçe, yünlü çorap giyme v.b ısı izolasyon maddeleri kullanılmaktadır. Bu soruna çözüm getirmek için ayakkabının tabanına bir ısıtma mekanizmasının yerleştirilebileceği düşünülmektedir. Ayakkabı tabanı izole edilerek ısının kısa sürede kaybolması engellenebilir. GİRİŞ: Üreteç kullanılmadan mıknatıs veya magnetik alan kullanılarak elde edilen akıma indüksiyon akımı veya indükleme akımı denir. Bir iletken telden elektrik akımı geçirildiğinde, iletken tel etrafında magnetik alan oluşturuyorsa, magnetik alan sayesinde de iletken telde elektrik akımı oluşturulabilir. Elektrik akımının oluşabilmesi için, elektrik yüklerinin yani elektronların iletken telde hareket etmesi gerekir. İletken telde elektronların hareket etmesini mıknatısın magnetik alanı sağlar. İçi boş demir borunun (çubuğun veya silindirin) üzerine iletken telin sarılmasıyla elde edilen düzeneğe bobin veya akım makarası veya selenoid denir. Bobinin içerisine bir çubuk mıknatıs hızlı bir şekilde girdirilip çıkartılırsa, bobinin uçlarına bağlı olan mili ampermetrenin ibresinin saptığı gözlenir. Mili ampermetrenin ibresinin sapması bobinden yani devreden yani iletken telden elektrik akımı geçtiğini gösterir. İletken telde, üreteç kullanılmadan mıknatıs ile elde edilen bu akım indüksiyon akımıdır. İndüksiyon akımının oluşmasının nedeni, kapalı devre halinde bulunan bobinin üzerindeki 2
iletken telden (iletken telin içinden) geçen magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının sürekli değişmesi ve kuvvet çizgileri (magnetik alan) sayesinde iletken teldeki elektrik yüklerinin yani elektronların hareket etmesidir. [1bkz.] İndüksiyon Akımının Bağlı Olduğu Faktörler : İndüksiyon akımının büyüklüğü iletken teldeki kuvvet çizgilerinin sayısına ve değişme hızına bağlıdır. Bu nedenle indüksiyon akımının büyüklüğü; 1- Bobindeki sarım sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır. 2- Mıknatısın magnetik alan şiddetine yani çekim gücüne yani magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısına bağlıdır ve doğru orantılıdır. 3- Mıknatısın bobine (veya bobinin mıknatısa) girdirilip çıkartılma hızına bağlıdır ve doğru orantılıdır. 3
Şekil 1 1.durum: Çubuk mıknatıs 1. Durumda ki gibi bobine girdirilirse, mili ampermetrenin ibresinin yönü artı yönde hareket eder. 2.durum: Çubuk mıknatıs 2. Durumda ki gibi bobinden çıkartılırsa, mili ampermetrenin ibresinin yönü eksi yönde hareket eder. 3.durum: Çubuk mıknatıs Güney(S) kutbu önde olacak şekilde bobine girdirilirse mili ampermetrenin yönü eksi yönde hareket eder. 4
4.durum: Çubuk mıknatıs Güney(S) kutbu önde olacak şekilde bobinden çıkartılırsa mili ampermetrenin yönü artı yönde hareket eder. METODOLOJİ: Bir düzlem tahtaya bobin(1200 sarımlı, 12ohm) silikonla sabitlendi. Bobinin üst kısmına yaylı masaya benzeyen bir düzenek yerleştirildi.(resim-2) Düzeneğin orta kısmına da indüksiyon akımını oluşturacak iki parçalı bir mıknatıs yerleştirildi. Buradaki amaç mıknatısın bobin içerisindeki hareketinden yararlanarak indüksiyon akımı üretmek. Bobinin çıkışlarına yerleştirilen direnci yüksek sarmal yapıdaki Nikel-Krom tel bağlandı.(resim-1) [2 bkz.] Resim - 1
Resim - 2 Direnci büyük iletken telde oluşacak ısıyı izole etmek için yalıtım malzemesi olarak ayakkabı keçesi kullanıldı ve iletkenin etrafı bu keçe ile kaplandı. (Resim-3 a-b) Resim-3 a Resim-3 b 6
Resim-4 Planlanan düzenek tam olarak oluşturulduktan sonra deney aşamalarına geçildi. (Resim-4) DENEYLER: Mıknatısın hareketi sonucu oluşan indüksiyon akımının oluşturduğu gerilim devreye paralel olarak bağlanan mili voltmetre ile ölçüldü. Yapılan ölçümlerde değişken olarak salınım sayısı kullanıldı. Elde edilen sonuçları aşağıdaki tabloya kaydedildi.(tablo-1) Tablo-1 DENEME SAYISI 1 2 3 4 6 SÜRE (s) SALINIM SAYISI 11 16 24 30 37 40 GERİLİM (mv) 2 4 6 10 18 22 SONUÇ-TARTIŞMA: 7
Sistemin çalıştırılması sonucunda oluşturulan gerilimin, direnci büyük olan NikelKrom telde ısıya dönüşemeyecek kadar düşük değerde olduğu sonucu gözlendi. Oluşturulan tabloda görüldüğü üzere salınım sayısı artırıldıkça geriliminde buna doğru orantılı olarak arttığı gözlenmiştir. Daha büyük bir akım oluşturmak için manyetik etkisi daha güçlü olan bir mıknatısın kullanılması gerektiği ve bu mıknatısın bobin içindeki hareketinin sürekliliğinin sağlanması için daha sağlıklı bir sistem oluşturulabileceği düşünülmektedir. TEŞEKKÜR: Çalışmalarımızda bize yardımcı olan Prof. Dr. F. Necati ECEVİT ve Prof. Dr. Zehra AKDENİZ hocalarımıza teşekkür ederiz. Ayrıca Teknisyen Neşe DİŞÇİOĞLU hocamıza bize verdiği destek ve pozitif katkılardan dolayı teşekkür ederiz. KAYNAKÇA: 1. www.fenokulu.net 2. www.cengizkahvecioglu.info/lise%202/indiksiyon%20akimi.pdf 3. http://www.fendeney.com/flash/html/44.html 8