Elektromanyetik Dalga Teorisi

Benzer belgeler
Elektromanyetik Dalga Teorisi

Elektromanyetik Dalga Teorisi Ders-3

Diverjans teoremi ise bir F vektörüne ait hacim ve yüzey İntegralleri arasındaki ilişkiyi ortaya koyar ve. biçiminde ifade edilir.

ELEKTROMANYETİK DALGALAR

Zamanla Değişen Alanlar ve Maxwell Denklemleri

ELEKTROMANYETIK ALAN TEORISI

Manyetik Alan Şiddeti ve Ampere Devre Yasası

ELEKTROMANYETIK DALGALAR

İşaret ve Sistemler. Ders 3: Periyodik İşaretlerin Frekans Spektrumu

FİZ217 TİTREŞİMLER VE DALGALAR DERSİNİN 2. ARA SINAV SORU CEVAPLARI

Işıma Şiddeti (Radiation Intensity)

Faraday Yasası. 31. Bölüm

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

ELEKTROMANYETIK DALGALAR

Elektromanyetik Alan Kaynakları (1)

Statik Manyetik Alan

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Faraday Yasası

TEMEL İŞLEMLER KAVRAMLAR

Statik Manyetik Alan

İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler

Bir antenin birim katı açıdan yaydığı güçtür. U=Işıma şiddeti [W/sr] P or =Işıma yoğunluğu [ W/m 2 ]

Alternatif Akım; Zaman içerisinde yönü ve şiddeti belli bir düzen içerisinde değişen akıma alternatif akım denir.

FARADAY YASASI Dr. Ali ÖVGÜN

İÇİNDEKİLER xiii İÇİNDEKİLER LİSTESİ BÖLÜM 1 ELEKTRİK YÜKÜ 1.1. ELEKTRİK YÜKÜ VE ÖZELLİKLERİ YALITKANLAR VE İLETKENLER...

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Manyetik Alan Kaynakları-1

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

ELEKTROMANYETİK DALGA TEORİSİ DERS - 5

5. Elektriksel Büyüklüklerin Ölçülebilen Değerleri

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Akım, Direnç ve Elektromotor Kuvvet

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

Alternatif Akım Devre Analizi

İletim Hatları ve Elektromanyetik Alan. Mustafa KOMUT Gökhan GÜNER

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ FİZİK II LABORATUVARI DENEY 2 TRANSFORMATÖRLER

Waveguide to coax adapter. Rectangular waveguide. Waveguide bends

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bahar Yarıyılı 10. Bölüm Özeti Ankara Aysuhan OZANSOY

Bölüm 24 Gauss Yasası

İleri Diferansiyel Denklemler

Malzemeler elektrik yükünü iletebilme yeteneklerine göre 3 e ayrılırlar. İletkenler Yarı-iletkenler Yalıtkanlar

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

7.DENEY RAPORU AKIM GEÇEN TELE ETKİYEN MANYETİK KUVVETLERİN ÖLÇÜMÜ

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

YÜKSEK GERİLİM TEKNİĞİ BÖLÜM 7 DİELEKTRİK KAYIPLARI VE

BÖLÜM 1: Matematiğe Genel Bakış 1. BÖLÜM:2 Fizik ve Ölçme 13. BÖLÜM 3: Bir Boyutta Hareket 20. BÖLÜM 4: Düzlemde Hareket 35

Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Fizik Bölümü 10. Hafta. Aysuhan OZANSOY

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

4. Sunum: AC Kalıcı Durum Analizi. Kaynak: Temel Mühendislik Devre Analizi, J. David IRWIN-R. Mark NELMS, Nobel Akademik Yayıncılık

ELASTİK DALGA YAYINIMI

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

8. ALTERNATİF AKIM VE SERİ RLC DEVRESİ

6. Sunum: Manye-k Bağlaşımlı Devreler. Kaynak: Temel Mühendislik Devre Analizi, J. David IRWIN-R. Mark NELMS, Nobel Akademik Yayıncılık

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 2

ALTERNATİF AKIMIN DENKLEMİ

BÖLÜM HARMONİK OSİLATÖR

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

Mekanik Titreşimler ve Kontrolü. Makine Mühendisliği Bölümü

İnce Antenler. Hertz Dipolü

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ

2: MALZEME ÖZELLİKLERİ

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

Elektrostatik Elektrik Alan Elektrik Akı Kondansatör. Kaynak : Serway-Beichner Bölüm 23, 24, 26

İşaret ve Sistemler. Ders 2: Spektral Analize Giriş

ELEKTROMANYETİK DALGALAR DERSİ YAZ DÖNEMİ

14. SİNÜSOİDAL AKIMDA DİRENÇ, KAPASİTE, İNDÜKTANS VE ORTAK İNDÜKTANSIN ÖLÇÜLMESİ

Düzlem Elektromanyetik Dalgalar

5.DENEY. d F. ma m m dt. d y. d y. -kx. Araç. Basit. denge (1) (2) (3) denklemi yazılabilir. (4)

ELEKTRİK VE MANYETİZMA

Elektrik Müh. Temelleri -II EEM 112

BLM1612 DEVRE TEORİSİ

ESKİŞEHİR OSMANGAZİ ÜNİVERİSTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 1993 ÖNCESİ TÜRKÇE ÖĞRETİM DERS İÇERİKLERİ

I FİZİĞE ÖN HAZIRLIKLAR

TEMEL YASALAR VE ETKİLERİ

YRD.DOÇ. DR. CABBAR VEYSEL BAYSAL ELEKTRIK & ELEKTRO NIK Y Ü K. M Ü H.


EEM 307 Güç Elektroniği

MANYETİK ALAN KAYNAKLARI Biot Savart Yasası

FİZİK 4. Ders 10: Bir Boyutlu Schrödinger Denklemi

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi

Elektromanyetik Dalga Teorisi

DİNAMİK - 7. Yrd. Doç. Dr. Mehmet Ali Dayıoğlu Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi. Tarım Makinaları ve Teknolojileri Mühendisliği Bölümü

Kısa İçindekiler. Fizik: İlkeler ve Pratik Cilt 1: 1-21 Bölümleri, Cilt 2: Bölümleri kapsar

Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası

Alternatif Akım Devreleri

ELEKTRİK ENERJİ SİSTEMLERİNDE OLUŞAN HARMONİKLERİN FİLTRELENMESİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE SİMÜLASYONU

DOĞRU AKIM DEVRE ANALİZİ ELEKTRO MAĞNETİZMA VE ELEKTRO MAĞNETİK İNDÜKSİYON

İleri Diferansiyel Denklemler

Bölüm 11 ALTERNATİF AKIM (AC) Copyright 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

Bölüm 4 Doğru Akım Devreleri. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

FİZİK II ELEKTRİK VE MANYETİZMA

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

Alternatif Akım Devre Analizi. Öğr.Gör. Emre ÖZER

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Elektriksel Potansiyel

Gamma Bozunumu

Bölüm 2. Bir boyutta hareket

EEM 202 DENEY 8 RC DEVRELERİ-I SABİT BİR FREKANSTA RC DEVRELERİ

12. SINIF KONU ANLATIMLI

TRANSFORMATÖRLER (TRAFOLAR)

Transkript:

Elektromanyetik Dalga Teorisi Ders-1 Diferansiyel Formda Maxwell Denklemleri İntegral Formda Maxwell Denklemleri Fazörlerin Kullanımı Zamanda Harmonik Alanlar Malzeme Ortamı Dalga Denklemleri

Michael Faraday, (d. 22 Eylül 1791, 25 Ağustos 1867) İngiliz bilim adamı Oersted in bu keşfinden sonra 1831 yılında İngiliz bilim adamı Michael Faraday, bir iletkenden geçen akımın manyetik alan oluştururken acaba bir manyetik alanın da bir iletken üzerinde akım oluşturup oluşturamayacağını (indüksiyon) merak etti. Bunun üzerinde Faraday aşağıdaki resimdekine benzer bir düzenek hazırladı.

Düşüncesine göre anahtarı kapattığında sağdaki sargı nedeniyle demir çekirdek manyetik olacak ve soldaki sargı da oluşan bu manyetik alan nedeniyle üzerinden akım geçirecekti. İndüklenen bu akım da, Oersted in keşfine göre pusula etrafında manyetik alan oluşturacak ve pusula iğnesi sapma yapacaktı. Ancak durum Faraday ın tahmin ettiği gibi olmadı. anahtarı kapatıp beklediğinde pusulada herhangi bir sapma olmuyordu ancak anahtarı kapattığı anda pusula çok hızlı bir şekilde sapıyor ve eski pozisyonuna geri dönüyordu. Bunu bir de anahtarı açarak denedi ve gördü ki bu kez pusula çok hızlı bir şekilde ters tarafa sapmış ve eski pozisyonuna geri dönmüştü. Faraday bu deneyden, akımın beklediği gibi sabit bir manyetik alandan değil değişen manyetik alandan dolayı oluştuğunu (indüklendiğini) anladı ve Faraday Yasası ortaya çıktı.

Diferansiyel Formda Faraday Kanunu (Maxwell-Faraday denklemi) Kapalı bir devre içerisinden geçen manyetik akının değişmesi devrenin uçlarında bir akım indüklenmesine sebep olmaktadır. İndüksiyon elektromotor kuvveti aşağıdaki gibi tanımlanmıştı: Her iki tarafın diverjansı alınırsa; Maxwell- Faraday denklemi

Maxwell-Amper Denklemi Gauss kanunu, integral formunda deplasman vektörü kullanılarak aşağıdaki gibi yazılabilir. Vektörünün sağladığı akım: Deplasman akımı Amper kanununda yerine konursa Stokes teoriminden Maxwell-Amper denklemi

Eşitliğin her iki tarafının diverjansı alınırsa Süreklilik denklemi ile karşılaştırılırsa Maxwell in diverjans eşitliği

Maxwell Denklemlerinin Diferansiyel Formu Faraday Kanunu Amper Kanunu Gauss Kanunu Manyetik Gauss Kanunu

Maxwell Denklemlerinin Diferansiyel Formu Elektrik Alan Şiddeti [V/m] Manyetik Alan Şiddeti [A/m] Elektrik Akı Yoğunluğu [C/m 2 ] Manyetik Akı Yoğunluğu [Weber/m 2 ] Elektrik Akım Yoğunluğu [Amper/m 2 ] Elektrik Yük Yoğunluğu [Coulomb/m 3 ]

Simetrik Maxwell Denklemleri Yanda verilen denklemler Asimetrik Maxwell Denklemleridir. Simetrinin sağlanması için manyetik kaynak ve eklenmelidir. Bu durumda simetrik Maxwell Denklemleri aşağıdaki gibi elde edilir.

İntegral Formda Maxwell Denklemleri

Fazörlerin Kullanımı Bir sinüzoidal skaler niceliğin, örneğin i akımının anlık (zaman-bağımlı) ifadesi bir kosinüs veya bir sinüs fonksiyonu olarak yazılabilir. Eğer referans olarak kosinüs fonksiyonunu seçersek bulunan tüm sonuçlar kosinüs fonksiyonuna dayanacaktır. Bir sinüzoidal niceliğin belirtilmesi üç parametre bilgisi gerektirir : Genlik, frekans ve faz. Genlik Açısal frekans (2 f) Faz açısı

Fazörlerin Kullanımı i(t) yi istersek sinüs fonksiyonu olarak da yazabiliriz. Referansımız kosinüs olduğu için faza /2 eklenir.

Fazörlerin Kullanımı Fazörler, kompleks niceliklerin genlik ve faz bilgisi içeren kutupsal biçimleridir. Fazör gösterimi

Fazörlerin Kullanımı Akım fazörü I s den anlık i(t) tepkisi, I s yi bulunabilir. ile çarpıp sonucun reel kısmını alarak

Aşağıdaki akım fonksiyonlarının I s fazör ifadelerini kosinüs referansı kullanarak yazınız. a) b) Kosinüs referansı için yazarız. a) b)

Aşağıdaki fazörler için kosinüs referansını kullanarak anlık v(t) ifadelerini elde ediniz. a) b)

Harmonik Maxwell Denklemleri Taşıdığı açısal frekansı olan anlık elektrik alan aşağıdaki gibi yazılabilir: Fazör alan;

Harmonik Maxwell Denklemleri

Malzeme Ortamı Elektrik polarizasyon vektörü [C/m 2 ] Manyetik polarizasyon vektörü [Amper/metre] 0 (Boşluğun manyetik geçirgenlik katsayısı) = 4 10-7 [Henry/m] 0 (Boşluğun dielektrik katsayısı) e Elektriksel duyarlılık m Manyetiksel duyarlılık = 1/(36 10 9 ) [Farad/m]

İletkende Akım Yoğunluğu İletken ve kayıplı bir ortama elektrik alan uygulandığında iletkenlik akımı meydana gelir. Ohm kanununa göre iletkenlik akım yoğunluğu uygulanan elektrik alan ile orantılıdır., ve ortam parametreleridir ve sırasıyla kapasite (C), endüktans (L) ve kondüktans (G) ile ilgilidir. Elektrik akımını aşağıdaki gibi yazabiliriz. Ortama dışarıdan uygulanan akım kaynağı İletkenlik akım yoğunluğu

İletkende Akım Yoğunluğu Birçok ortam, bazı manyetik malzemeler hariç, manyetik açıdan kayıpsızdır. Manyetik iletkenlik akımı M c sıfırdır. Dolayısıyla manyetik akım: dir. Bu durumda Maxwell denklemlerini yeniden düzenlersek: Kayıp tanjantı (loss tangent); iletkenlik akımının neden olduğu enerji kaybının derecesini gösterir. ise iyi iletken ise iyi yalıtkan

Periyodik Dalga t=0 y Dalga boyu l A =genlik x=0 x t=t/4 t=t periyot

Bir dalganın matematiksel tanımı Bir sinüzoidal dalga, dalga fonksiyonu ile tasvir edilir: Açısal frekans Dalga hızı +x yönünde hareket eden sinüzoidal dalga periyot Dalga Boyu

Bir dalganın matematiksel tanımı Dalga sayısı

Bir dalganın matematiksel tanımı Sinüzoidal dalgada parçacık hızı ve ivmesi Hız İvme Ayrıca

Bir dalganın matematiksel tanımı

Dalga Denklemi ve Çözümleri Sınır değer problemlerinin çözümünde, birinci dereceden kısmi diferansiyel denklemler olan Maxwell Denklemleri nin çözümü kullanılır. Ancak, Maxwell denklemleri birbirine kuple denklemlerdir. Bunun anlamı, her bir denklem 1 bilinmeyen alandan fazlasını içerir. Bu sebeple bu denklemler, birbirine kuple olmayan 2. dereceden diferansiyel denklemler haline dönüşür. Bu denklemlere Dalga Denklemi denir.

Dalga Denklemi ve Çözümleri Benzer şekilde ikinci denklem de düzenlenebilir.

Vektör Dalga Denklemleri

Kaynaksız Ortam

Kaynaksız ve kayıpsız ortam

Zamanda Harmonik Dalga Denklemleri

Kaynaksız ortamda harmonik dalga denklemi

Zamanda Harmonik Dalga Denklemleri Propagasyon (yayılım) Sabiti Zayıflama Sabiti (Np/m) Faz Sabiti (Rad/m)

Kayıpsız Ortam