Zamanla Değişen Alanlar ve Maxwell Denklemleri



Benzer belgeler
Elektromanyetik Dalga Teorisi

FARADAY YASASI Dr. Ali ÖVGÜN

Faraday Yasası. 31. Bölüm

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

FİZİK-II DERSİ LABORATUVARI ( FL 2 4 )

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

Manyetik Alan Şiddeti ve Ampere Devre Yasası

Statik Manyetik Alan

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Faraday Yasası

FİZ 216 ELEKTRİK ve MANYETİZMA GRADİYENT DİVERJANS ROTASYONEL (KÖRL) HELMHOLTZ TEOREMİ KOORDİNAT SİSTEMLERİ

BOBĐNLER. Bobinler. Sayfa 1 / 18 MANYETĐK ALANIN TEMEL POSTULATLARI. Birim yüke elektrik alan içerisinde uygulanan kuvveti daha önce;

Manyetik Alanlar. Benzer bir durum hareketli yükler içinde geçerli olup bu yüklerin etrafını elektrik alana ek olarak bir manyetik alan sarmaktadır.

DAİRESEL HAREKET Katı Cisimlerin Dairesel Hareketi

13 Hareket. Test 1 in Çözümleri. 4. Konum-zaman grafiklerinde eğim hızı verir. v1 t

ELEKTROMANYETİK DALGALAR

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

TEMEL İŞLEMLER KAVRAMLAR

Bölüm 9 FET li Yükselteçler

Doğrusal Demet Işıksallığı 2. Fatma Çağla Öztürk

Statik Manyetik Alan

7 FARADAY IN İNDÜKSİYON KANUNU

Yeryüzünde Hareket. Test 1 in Çözümleri. 3. I. yol. K noktasından 30 m/s. hızla düşen cismin L 50 noktasındaki hızı m/s, M noktasındaki 30

= t. v ort. x = dx dt

ELEKTROMANYETIK DALGALAR

Pervane 10. PERVANE TEORİLERİ. P 2 v 2. P 1 v 1. Gemi İlerleme Yönü P 0 = P 2. Geliştirilmiş pervane teorileri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

Akışkan Kinematiği 1

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

Bölüm 24 Gauss Yasası

Akışkanların Dinamiği

ELEKTROMANYETIK ALAN TEORISI

MANYETİK ALAN KAYNAKLARI Biot Savart Yasası

Elektromanyetik Dalga Teorisi

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

FİZ 216 ELEKTRİK ve MANYETİZMA GRADİYENT DİVERJANS ROTASYONEL (KÖRL) KOORDİNAT SİSTEMLERİ HELMHOLTZ TEOREMİ

6.2. Güç Denklemleri: Güç, tanım olarak transfer edilen enerji veya yapılan işin oranıdır. Matematiksel olarak, W P = (6.1) t

FİZİK II LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

ELEKTROMANYETIK DALGALAR

Doğru Akım Devreleri

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Elektriksel Potansiyel

FİZİK II LABORATUVARI DENEY FÖYÜ

ALTERNATİF AKIMIN DENKLEMİ

13 Hareket. Test 1 in Çözümleri

BAĞIL HAREKET BÖLÜM 6

7.DENEY RAPORU AKIM GEÇEN TELE ETKİYEN MANYETİK KUVVETLERİN ÖLÇÜMÜ

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

İÇİNDEKİLER. 1. DÖNEL YÜZEYLER a Üreteç Eğrisi Parametrik Değilse b Üreteç Eğrisi Parametrik Olarak Verilmişse... 4

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

A A = A 2 x + A 2 y + A 2 z (1) A A. Üç-boyutlu uzayda, iki tane vektörü kartezyen koordinatlarda dikkate alalım: A = Axˆx + A y ŷ + A z ẑ,

ENDÜVİ REAKSİYONU VE KOMİTASYON

Makine Mühendisliği İçin Elektrik-Elektronik Bilgisi. Ders Notu-3 Doğru Akım Devreleri Hazırlayan: Yrd. Doç. Dr. Ahmet DUMLU

8. ALTERNATİF AKIM VE SERİ RLC DEVRESİ

Dalgalar. Matematiksel olarak bir dalga, hem zamanın hem de konumun bir fonksiyonudur: İlerleyen bir dalganın genel bağıntısı (1- boyut ): y f ( x t)

TRANSİSTÖRLÜ YÜKSELTEÇLER

Akışkanların Dinamiği

1. Sunum: Kapasitans ve İndüktans. Kaynak: Temel Mühendislik Devre Analizi, J. David IRWIN- R. Mark NELMS

YAVAŞ DEĞİŞEN ÜNİFORM OLMAYAN AKIM

ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DENEY DC GERİLİM ÖLÇÜMÜ DENEYİN AMACI

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

11. SINIF SORU BANKASI. 2. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 5. Konu ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON TEST ÇÖZÜMLERİ

Şekil 2 Hareketin başladığı an

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

Temel Yasalar ve Uygulamaları

Manyetizma. Manyetik alan çizgileri, çizim. Manyetik malzeme türleri. Manyetik alanlar. BÖLÜM 29 Manyetik alanlar

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

ELEKTRİK VE MANYETİZMA

AÇIK KANAL AKIMI. Hopa Yukarı Sundura Deresi-ARTVİN

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

2. Basınç ve Akışkanların Statiği

2 1 fonksiyonu veriliyor. olacak şekilde ortalama değer teoremini sağlayacak bir c sayısının var olup olmadığını araştırınız. Eğer var ise bulunuz.

DA-DA DÖNÜŞTÜRÜCÜLER (DA Kıyıcı, DA Gerilim Ayarlayıcı) DA gerilimi bir başka DA gerilim seviyesine dönüştüren devrelerdir.

DENEY 2: TEMEL ELEKTRİK YASALARI-GERİLİM VE AKIM ÖLÇÜMLERİ

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

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

DİELEKTRİKLER 5.1 ELEKTRİK ALANI İÇİNDEKİ YALITKAN ATOMUNUN DAVRANIŞI

1 ALTERNATİF AKIMIN TANIMI

ELASTİK DALGA YAYINIMI

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

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Manyetik Alan Kaynakları-1

Diferansiyel denklemler uygulama soruları

KANUNLAR : Bir iletkenin iki ucu arasındaki potansiyel farkının,iletkenden geçen akım şiddetine oranı sabittir.

Bernoulli Denklemi, Basınç ve Hız Yükleri Borularda Piezometre ve Enerji Yükleri Venturi Deney Sistemi

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

11. SINIF SORU BANKASI. 2. ÜNİTE: KUVVET VE HAREKET 5. Konu ELEKTROMANYETİK İNDÜKSİYON TEST ÇÖZÜMLERİ

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 6 Çözümler

DENEY 2: TEMEL ELEKTRİK YASALARI (OHM, KİRCHOFF AKIM VE GERİLİM)

MUKAVEMET I ÇÖZÜMLÜ ÖRNEKLER

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

T.C. DÜZCE ÜNİVERSİTESİ TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BMT103 ELEKTRİK DEVRE TEMELLERİ DERSİ LABORATUVARI DENEY NO: 7

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi

Asenkron Makineler (2/3)

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

r r r F İŞ : Şekil yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvvetini göstermektedir. Parçacık A noktasından

v.t dir. x =t olup 2x =2t dir.

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

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Ünite. Kuvvet ve Hareket. 1. Bir Boyutta Hareket 2. Kuvvet ve Newton Hareket Yasaları 3. İş, Enerji ve Güç 4. Basit Makineler 5.

Termodinamik Termodinamik Süreçlerde İŞ ve ISI

İleri Diferansiyel Denklemler

Transkript:

Zamanla Değişen Alanlar e Maxwell Denklemleri

lekrik e Manyeik Kue ir elekrik alan içerisine küçük bir q es yükü yerleşirildiğinde, q nun konumunun fonksiyonu olan bir elekrik kuei oluşur F e F m q Manyeik alan içindeki es yükü hareke eiğinde, q yükü aynı zamanda bir manyeik kue ile karşılaşır q : Hareke eden yükün hızı [m/s] [N] [N] : Manyeik akı yoğunluğu [Wb/m 2 ] eya [T]

lekrik e Manyeik Kue arasındaki farklar lekrik alan arafından uygulanan kue alan çizgileri ile aynı yöndedir Manyeik alan arafından uygulanan kue ise alana dikir lekrik alan kuei hem harekeli hem de harekesiz yükler üzerinde ekiliyken, manyeik kue sadece harekeli yüklere eki eder

Sağ el kuralı Hız Manyeik Akı Yoğunluğu Kue F

lekrik e Manyeik Kue

lekromanyeik Kue (Lorenz Kuei) Harekeli yüke eki eden lekromanyeik kue; F q( )

örnek ] / [ ) ˆ ˆ ( s m ı ı y x hızıyla hareke eden q yüklü bir parçacığa ] / [ ) 2ˆ (ˆ 2 m Wb ı ı z x alanı içinde kue eki emiyorsa elekrik alan ekörünü bulunuz ] / ) [ ˆ 2ˆ (2ˆ m V ı ı ı q q F z y x

Örnek ir bölge için ıˆ y e ıˆ z dik alanları erilsin Küçük bir es yükü = anında alan içinde harekesiz olsun Hareke denklemlerini bulalım F q( ) d d x y dz q[ ˆ ıy ( xˆ ıx yˆ ıy zˆ ız ) ˆ ız ] m[ ˆ ıx ˆ ıy d d d d d x y dz [ q q x ]ˆ ıy q y ˆ ıx m[ ˆ ıx ˆ ıy ˆ ız ] d d d dy dx q q x m q y m d d ˆ ı ] z 2 d d x q m 2 x q m 2 İkinci dereceden diferansiyel denklemin çözümünden hız bileşenleri bulunur

w C w C d d w m q w w C w C c c x c y c c c x cos sin 1 sin cos 2 1 2 1, y x aşlangıç koşullarından C sabileri hesaplanır w w c y c x sin cos Hız bileşenlerinin zamana göre inegrali, konumun zamana göre değişimini erir 4 3 cos sin C w w y C w w x c c c c aşlangıç koşulları; = da x=y=o cos sin z w w y w w x c c c c

Hans Chrisian Ørsed, (d 14 Ağusos 1777 ö 9 Mar 1851) Danimarkalı profesör, fizikçi e kimyager 1819 yılında, Hollandalı bilim adamı Hans Chrisian Oersed, manyeizma ile elekrik arasında çok önemli bir ilişki keşfei Oersed, bir ilekenden geçen elekrik akımının sadece sürünmeden dolayı ısı üremediğini aynı zamanda kendi çeresinde bir manyeik alan oluşurduğunu fark ei

Michael Faraday, (d 22 ylül 1791, 25 Ağusos 1867) İngiliz bilim adamı Oersed in bu keşfinden sonra 1831 yılında İngiliz bilim adamı Michael Faraday, bir ilekenden geçen akımın manyeik alan oluşururken acaba bir manyeik alanın da bir ileken üzerinde akım oluşurup oluşuramayacağını (indüksiyon) merak ei unun üzerinde Faraday aşağıdaki resimdekine benzer bir düzenek hazırladı

Düşüncesine göre anaharı kapaığında sağdaki sargı nedeniyle demir çekirdek manyeik olacak e soldaki sargı da oluşan bu manyeik alan nedeniyle üzerinden akım geçireceki İndüklenen bu akım da, Oersed in keşfine göre pusula erafında manyeik alan oluşuracak e pusula iğnesi sapma yapacakı Ancak durum Faraday ın ahmin eiği gibi olmadı anaharı kapaıp beklediğinde pusula da herhangi bir sapma olmuyordu ancak anaharı kapaığı anda pusula çok hızlı bir şekilde sapıyor e eski pozisyonuna geri dönüyordu unu bir de anaharı açarak denedi e gördü ki bu kez pusula çok hızlı bir şekilde ers arafa sapmış e eski pozisyonuna geri dönmüşü Faraday bu deneyden, akımın beklediği gibi sabi bir manyeik alandan değil değişen manyeik alandan dolayı oluşuğunu (indüklendiğini) anladı e Faraday Yasası oraya çıkı

İnegral Formunda Faraday Kanunu ir elekrik akımı sabi bir manyeik alan içerisinde bulunduğu akirde buna bir elekromanyeik kuein eki edeceğini biliyoruz Meydana gelen e akıma ekiyen bu kue ekisi ile, üzerinden akım geçen ileken hareke eder unun karşıı olarak, ileken bir dere bir magneik alan içerisine konup hareke eirilirse, bu dereden bir akımın geçiği görülür u olay manyeik indüksiyon olayı olarak adlandırılır e dereden akım geçmesine neden olan bu elekromoor kuee de indüksiyon elekromoor kuei denir

İnegral Formunda Faraday Kanunu İleken derede böyle bir em Kuein doğuşu, bu dere içinden alanının geçirdiği akısının değişmesinden kaynaklanır Dereyi sabi alanı içinde hareke eirerek içinden geçen akıyı değişirebiliyoruz ğer dere hareke emezse akı sabi kalır e emk meydana gelmez emk, sabi bir dere içinden zamana göre değişen bir akı geçirerek de elde edilebilir

LNZ KANUNU İndüksiyon emk nın yönü, genel bir şekilde Lenz kanunu ile erilmişir u kanun İndüksiyon elekromanyeik kuei, kendini doğuran sebebe karşı koyar diye ifade eder

İndüksiyon akım yönlerini bulunuz + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + arıyor arıyor + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + azalıyor Yol, nin dışında + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + azalıyor azalıyor

lekromanyeik İndüksiyon

DC Moor e Jeneraörler

DC Moor

Jeneraörler

lekrik mooru jeneraör lekrik mooru: lekrik enerjisini mekanik enerjiye dönüşürür Üzerinden akım akan çerim manyeik alan içinde döner Jeneraör: Mekanik elekrik enerji Manyeik alan içinde dönen ileken çerim, elekrik akımı üreir

Transformaör

Transformaör

Transformaör

ndüksiyon ile Isıma Prensibi ndüksiyon ısımanın genel prensibi elekromanyeik enerjinin ısı enerjisi haline dönüşürülmesine dayanır Değişken bir manyeik akım ileken madde üzerinde bir gerilim indükler ( Faraday kanunu ) İndüklenen bu gerilim, ( Lenz kanunu' na göre ) ileken üzerinde kendisine karşı oluşurulan akıma karşı koyacak şekilde bir akım yaraır İlekende yaraılan bu eddy akımı I²x R ile anımlanan gücü ısı enerjisi halinde açığa çıkarır

alanı içinde hızı ile hareke eden elemaner dq yüküne ekiyen kue: df dq olacakır u eşiliğin her iki arafını dq ya bölersek; df dq olur u da birim yüke eki eden kuei erir ir nokada birim yüke eki eden kue, o nokadaki elekrik alanın şiddeidir urada dq yükü harekeli bir yük olduğu için bu ifade elekrik alanı şiddeinin anımına am olarak uymazsa da boyu bakımından elekrik alandan farklı değildir iz bu alana dq yükü hızı ile hareke eiği için, elekromoor alan diyeceğiz m

m nin A e arasında hesaplanan eğrisel inegrali bu iki noka arasında hareke eden elekrik yükünün meydana geirdiği e yine Vol cinsinden ifade edilen indüksiyon em kueini erecekir e m k b a m dl A ( ) dl ğer dq yükü bir ilekenin A e gibi iki nokası arasında değil de kapalı bir dere oluşuran bir C eğrisi boyunca hareke ederse, meydana gelen indüksiyon elekromoor kuei aşağıdaki gibi olacakır e m k m dl ( ) dl

İndüksiyon emk nın Faraday arafından deneyle bulunmuş olan başka bir ifadesi aşağıdaki gibidir dm e m k N d N d d s ds c dl d ds FARADAY d s KANUNU ir kapalı eğri içinden geçen manyeik akı değişimi, bir gerilim doğmasına sebep olur

e m k = dl = d d

Örnek z= düzleminde 65 m 2 lik bir alan bir ilekenle çerilmişir 5cos1 3 ıˆ x ıˆ 2 z [ T] erildiğine göre indüklenen gerilimi bulunuz emk s dsˆ ı z s 5sin1 3 ıˆ x ıˆ 2 z dsˆ ı z 23sin1 3 z i z ds y Alan kosinüs fonksiyonunun ilk yarı domeninde azalmakadır Kapalı bir derede i nin yönü bu azalmaya karşı koyacak şekilde olmalıdır x i

Örnek Yarıçapı 4cm olan dairesel ileken xy düzleminde yer almakadır e 2 ohm luk dirence sahipir ölgedeki manyeik akı yoğunluğu;,2cos5 ˆ ı,75sin 4 ˆ ı 1,2cos314 ˆ ı [ T] x y z olduğuna göre çerçeede akacak akımın efekif değerini bulunuz ds r dr dˆ ız z 42 ds 1,2cos 314 r dr d x R=2 ohm y s,63cos 314 [ W ] d emk,63314sin 314 d,63314 efekif emk 133,9 [ V ] 2 I 133,9 2 6,69[ A]

Şekildeki ilekende indüklenen gerilimi bulunuz ] / [ ˆ 25sin1 ] [ 4ˆ 3 s m ı T ı z y x y z 2 ] [ 2sin1 ˆ ) ˆ ( 1sin1 ] / [ ) ˆ ( 1sin1 3 2 3 3 V dx ı ı V m V ı x x x m Örnek

Diferansiyel Formda Faraday Kanunu (Maxwell-Faraday denklemi) Kapalı bir dere içerisinden geçen manyeik akının değişmesi derenin uçlarında bir akım indüklenmesine sebep olmakadır İndüksiyon elekromoor kuei aşağıdaki gibi anımlanmışı: c dl d d s ds Her iki arafın dierjansı alınırsa; c dl s ( ) ds d d s ds Maxwell- Faraday denklemi ( ) sabi eya

Süreklilik Denklemi e Kirchoff un Akım Yasası Durağan eya harekeli yükler yaraılamaz e yok edilemez S yüzeyi arafından sınırlandırılmış kapalı bir V hacmi düşünelim u bölgede ne Q yükü olsun Şaye bölgeden dışarıya bir I akımı akarsa, hacimdeki yük mikarı akıma eşi şekilde azalır I I J J ds ( J ) d dq d [ A/ d d 3 m ] d d d d Süreklilik denklemi

Sabi akımlar için yük yoğunluğu zamanla değişmez, J J ds s u denklem aşağıdaki gibi yazılabilir: j I Kirchoff un akım j yasası

ir ilekenin içinde üreilen yükler ileken yüzeyine doğru hareke ederler, denge koşulları alında hacimsel yük yoğunluğu e elekrik alan sıfır olacak şekilde yeniden dağılırlar 3 e [ C / m ] : = anı için yük yoğunluğudur aşlangıça yük yoğunluğu ise, =/ (s) zamanında 1/e değerine düşer : geşeme zamanı

Maxwell-Amper Denklemi Gauss kanunu, inegral formunda deplasman ekörü kullanılarak aşağıdaki gibi yazılabilir J Vekörünün sağladığı akım: Deplasman akımı Amper kanununda yerine konursa D ds q i i a dep s J ds dq d d d s D ds d dl J ds D ds s d s Sokes eoriminden J D s ) ds ( d J ds D ds d s s Maxwell-Amper denklemi

D J J şiliğin her iki arafının dierjansı alınırsa ) ( J D J Süreklilik denklemi ile karşılaşırılırsa ) ( J Maxwell in dierjans eşiliği

Deplasman (Yerdeğişirme) akımı e kondansaörler DC kaynak bağlandığı zaman dereden akan akım I= dır elli bir frekansa sahip gerilim kaynağı bağlandığı zaman ise, zamana göre değişen bir akım akığını görürüz

Deplasman (Yerdeğişirme) akımı e kondansaörler Plaka üzerindeki serbes yükler Gerilim zamana göre değişince, yük de zamana göre değişecekir 1 abaka 2 abaka Teldeki ilekenlik akımı Kondansaördeki deplasman akımı

D J 4 3 2 1 ds D J H dl ds ds dl d D ds s s 4 3 2 1 Maxwell Denklemlerinin Diferansiyel Formu Maxwell Denklemlerinin İnegral Formu