NEODYUM MIKNATISLARLA ELEKTRİK ÜRETME GRUP FENER Zeynep ALAKURT Osman GÜNER DANIŞMANLAR : Prof. Dr. Şakir ERKOÇ, Doç. Dr. Mahmut BÖYÜKATA TEKNİSYEN : Arş. Gör. Fatma ÖZÜTOK TÜBİTAK BİDEB LİSE ÖĞRETMENLERİ -FİZİK, KİMYA, BİYOLOJİ, MATEMATİK- PROJE DANIŞMANLIĞI EĞİTİMİ ÇALIŞTAYI (LİSE-4 [ÇALIŞTAY 2014]) 25 OCAK 2014-2 ŞUBAT 2014
PROJENİN AMACI Manyetik gücü yüksek neodyum mıknatıslarla elektrik üreten düzenek oluşturmak. İndükleme yoluyla elde edilen elektriğin günlük hayatta kullanılabileceği alanlar geliştirmek.
Neodyum mıknatıslar, en güçlü manyetik alana sahip mıknatıslardır. Genel olarak neodyum, demir ve baron elementlerinden oluşur [1]. Paslanma ve ısıya karşı diğer mıknatıslardan daha az dirençlidir. Üretimindeki yöntemler ve hammaddelerden dolayı diğer mıknatıslara göre daha pahalıdır. Neodyum mıknatıslar yüksek şiddette manyetik alan gerektiren uygulamalarda kullanılır.
[2]. Mıknatıs akım makarasının içine hızla çekildiğinde ya da uzaklaştırıldığında ampermetreden akım geçer. Üreteç olmadan elde edilen bu akıma indüksiyon akımı denir. İndüksiyon akımının meydana gelmesinin nedeni kapalı bir devre halinde bulunan iletkenden geçen, manyetik alan kuvvet çizgilerini (akı) sayısının değişmesidir [3].
Silindirik bir düzenek tasarladık. Silindirik düzenek içinde hareket edebilecek şekilde üretilmiş mıknatıslar kullandık. Kullandığımız mıknatısların mıknatıslanma yönü kendi ekseni yönünde olduğu için indüklenirken en az sürtünmeye maruz kaldı.
İndükleme sırasındaki çarpmalarda darbe etkisini azaltmak için şırınganın uç noktalarına içten selpak mendilden oluşan bir tampon ekledik. Şırınga ve 0.30 mm bakır tel yardımıyla 320 sarımlı bir bobin oluşturduk.
Kronometre kullanarak 10 saniye süresince farklı periyotlarla 5 kez indükleme yaptık. Değerleri aldık. T.f = 1 bağıntısından frekansı hesaplayıp tablo oluşturduk. Gerilim frekans grafiğini elde ettik.
Alternatif akımın ve gerilimin periyotları aynıdır. Sadece dirence bağlı olarak maksimum değerleri dolayısıyla etkin değerleri farklı olur[4]. Alternatif akım ve gerilimin zamana bağlı grafiği şekil- teki gibi olmalıdır V Vm sin t I I m sin t
Deneyler 320 300,280,260, 240, 220 sarım sayılı bobinler le 5 er kez tekrarlandı. Alternatif gerilimin maksimum değeri hesaplandı. Aşağıdaki grafikler elde edilmeye çalışıldı.
Deneylerde aşağıdaki materyaller kullanıldı. No Malzeme Adı Miktarı Birim Açıklama ve Teknik Özellikler 1 Vernikli Bakır Tel 40 m 0,30mm çapında 2 Neodyum Mıknatıs 10 adet 1,5cm çapında 3 Şırınga 1 adet 20ml 4 LED 1 adet Çift ayaklı yeşil 5 Lehim 1 adet 6 Havya 1 adet 7 Milimetrik kağıt 5 adet 8 Digital Multimetre 1 adet 9 Krokodilli Kablo 2 adet 10 Plastik Kelepçe 2 adet 11 Kronometre 1 adet 12 İnce uçlu maket bıçağı 1 adet
BULGULAR Deney sonucunda elde ettiğimiz veriler TABLO-1, TABLO-2, TABLO-3, ve TABLO-4 deki gibidir. Buna bağlı gerilim frekans grafikleri de Şekil-1,Şekil-2, Şekil-3 ve Şekil- 4 te ki gibi elde edilmiştir.
TABLO-1 t(s) Devir Sayısı f (Hertz) Vmax (mv) 10 27 2,7 0,44 10 32 3,2 0,53 10 40 4 0,56 10 40 4 0,58 10 45 4,5 0,66 Şekil-1) N=320 sarımlı bobin için gerilim ve frekans grafiği
TABLO-2 t(s) Devir Sayısı f (Hertz) Vmax (mv) 10 22 2,2 0,305 10 22 2,2 0,336 10 30 3 0,378 10 31 3,1 0,420 10 35 3,5 0,496 Şekil-2) N=300 sarım için gerilim ve frekans grafiği
TABLO-3 t(s) Devir Sayısı f (Hertz) Vmax (mv) 10 10 1 0,062 10 16 1,6 0,077 10 21 2,1 0,125 10 27 2,7 0,440 10 32 3,2 0,480 Şekil-3) N=280 sarım için gerilim ve frekans grafiği
TABLO-4 t(s) Devir Sayısı f (Hertz) Vmax (mv) 10 20 2 0,139 10 28 2,8 0,250 10 33 3,3 0,307 10 38 3,8 0,347 10 40 4 0,360 Şekil-4) N=200 sarım için gerilim ve frekans grafiği
KAYNAKLAR [1] www.metalurji.org.tr/dergi/dergi134/d134_1158.pdf [2] http://www.bugman123.com/physics [3] SERWAY,Raymond A. Fizik 2 Fen ve Mühendislikler için &Elektrik ve Manyetizma-Işık v e Optik Palme Yayıncılık [4] ] SERWAY,Raymond A. Fizik 2 Fen ve Mühendislikler için &Elektrik ve Manyetizma-Işık v e Optik Palme Yayıncılık
SONUÇ VE TARTIŞMA Bu deneyde kullanılan düzenekler rüzgar enerjisinin düşük devirlerde çevirdiği kanatlara monte edilerek kullanılabilir. Günümüzde alternatörleri döndürmek için kullanılan kanatların üzerine bu düzenek yerleştirilerek dönme esnasında indükleme hareketi yaptırılır. Deniz fenerlerinde ihtiyaç olan elektrik bu mantıkla geliştirilebilir. Böylelikle elde edilmesi pahalı olan alternatörlere olan bağımlılık azaltılabilir.