Faraday Yasası 31. Bölüm
1. Faraday İndüksiyon Yasası Faraday ve Henri: Değişen manyetik alanlar da emk (dolayısıyla akım) oluşturur. Şekilde görüldüğü gibi akım ile değişen manyetik alan arasında bir ilişki vardır. İndüklenmiş emk bir akım meydana getirmektedir.
Faraday Deneyi Anahtar aniden açıldığında ya da kapandığında galvonometre de bir sapma meydana gelmektedir. Kararlı akımlar durumunda ya da devreden hiç akım geçmiyorken sapma olmaz. Faraday İndüksiyon Yasası: Zamanla değişen manyetik akı bir emk oluşturur.
Devre, aynı akımın geçtiği N tane sarımdan oluşursa: Şekildeki A alanına sahip ilmek B alanı içinde olsun: B, A ya da θ dan herhangi birinin zamanla değişimi bir emk yaratır.
Örnek 1 Örnek 2
2. Hareketsel EMK B alanı zamanla değişirse durgun bir devrede emk oluşurdu. Yine B sabitken devre hareket ederse ne olur? qe F B F B nin etkisi ile + yükler üste yükler alt uca toplanır. Bu iletken içinde bir E alanı oluşturur.
Hareketli bir iletken kapalı bir devrenin parçası olursa: Çubuk B alanında hareket ettikçe üzerindeki serbest yükler indüklenmiş bir akım oluştururlar. Oluşan manyetik akının zamana göre değişimi (yani indüklenmiş emk): Hareketsel emk v İndüksiyon akımı Çubuk sabit hızla hareket ederse: F B = F uyg
Örnek 4
Örnek 5
3. Lenz Yasası İndüksiyon emk nın yönü, manyetik akı değişimine karşı koyacak biçimdedir. Sağa Φ=B A Sola Dışa doğru bir B alanı yaratır. Çubuk sağa hareket ettirilirse manyetik akı artar, O halde indüksiyon akımı bu akıyı azaltacak yönde manyetik alan yaratmalıdır. Ι saate ters yöndedir. İçe doğru bir B alanı yaratır. Ι Saat yönündedir.
Mıknatıs sağa hareket ettirilirse halkadan geçen akı artar. Akıda meydana gelen bu artışa karşı koymak için indüksiyon akımının yönü (b) deki gibi olur.
Örnek 6
4. İndüklenmiş EMK ve Elektrik Alanlar Değişen manyetik akı, iletken ilmekte bir emk ve akım oluşturur. Akı değişince iletkende E alanı da oluşur. Bu E alanı elektrostatikteki E alanının özelliklerinden farklıdır. Ancak indüklenmiş E alanı korunumlu olmayıp zamanla değişir. Bunu incelemek için şekildeki gibi halka düzlemine dik uygulanan bir B alanı içindeki r yarıçaplı halkayı inceleyelim.
B zamanla değişirse emk ve akım oluşur. Bu akım bir E alanı yaratır. Deneme yükü q halka etrafında 1 kez dolandırmak için W = q ε kadarlık iş yapmak gerekir. Ayrıca yüke etkiyen F e = q E kuvveti de iş yapar. Herhangi bir kapalı yol için emk, çizgi integrali ile bulunur: Değişen B alanı indüklenmiş E alanı yaratır. Faraday yasasının genel biçimi.
Buradaki E alanı elektrostatik E alanı değildir. Elektrostatik E alanı korunumlu olduğundan çizgi integrali sıfırdır. Bu nedenle bu E alanına indüklenmiş E alanı denir. Bu alan korunumlu olmayıp değişen B alanı ile oluşturulurlar.
Örnek 8
7. Maxwell Denklemleri Tüm klasik elektromanyetik etkileşmeler bu denklemlerle anlaşılır. Lorentz Kuvveti
1. Denklem: Gauss Yasası Kapalı bir yüzeyden geçen akı, yani bu yüzeyi delerek geçen kuvvet çizgisi sayısı, yüzeyin içinde hapsedilen net yük miktarı ile doğru orantılıdır. Elektrik alan çizgileri pozitif yüklerden başlayıp negatif yüklerde sonlanır. Gauss yasası E alanını yük dağılımına bağlar.
2. Denklem: Manyetizmada Gauss Yasası Kapalı bir yüzeyden geçen net manyetik akı sıfırdır. Yani, kapalı bir hacme giren manyetik çizgi sayısı ile bu hacimden çıkan çizgi sayısı eşittir. Bu denklem, manyetik alan çizgilerinin herhangi bir noktada başlayamayacağını ya da sonlayamayacağını söyler. Bu, o noktada yalıtılmış manyetik tek-kutupun olmasını gerektirirdi. Ama bu hiç gözlenmemiştir.
3. Denklem: Faraday Yasası Herhangi bir kapalı yol boyunca elektrik alanının çizgi integrali (emk ya eşittir), bu kapalı yolun sınırladığı bir yüzeyden geçen manyetik akının zamanla değişim hızına eşittir.
4. Denklem: Ampere-Maxwell Denklemi Kapalı bir yol boyunca manyetik alanın çizgi integrali, bu kapalı yol içinden geçen net akımlar ile bu kapalı yolun sınırladığı yüzeyden geçen elektrik akısının zamanla değişiminin toplamına eşittir.