2. Faraday Yasası

FİZ102
FİZİK-II
Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi
Kimya Bölümü A Grubu
2016-2017 Bahar Yarıyılı 10. Bölüm Özeti
22.05.2017 Ankara
Aysuhan OZANSOY
Bölüm 10: Faraday Yasası
1. İndüksiyon (Etkileme) Deneyleri
2. Faraday Yasası
3. Lenz Kuralı
4. Jeneratörler
5. Elektromanyetik Dalgalar
2
A.Ozansoy
22.05.2017
1. İndüksiyon (Etkileme) Deneyleri
 Günlük hayatta kullandığımız bütün teknolojik aletlerde (çamaşır
makinasından alarmlara kadar) hepsinde elektrik devreleri yer
almaktadır.
 Elektrik devrelerinde elektrik akımının sürekliliğini sağlamak için emk
ya ihtiyaç olduğunu daha önce görmüştük.
Tüm teknolojik cihazlar için elektrik üretim santralleri olarak bilinen
emk kaynaklarına ihtiyaç duyulur. Bu santraller farklı enerji türlerini
kullanarak elektrik enerjisi üretirler. Bu farklı enerji türlerine örnekler;
su barajlarında yerçekimi potansiyel enerjisi, termik santrallerde
kimyasal enerji (yanma enerjisi) ve nükleer santrallerde nükleer
enerjidir.
 Peki, böyle bir enerji dönüşümü nasıl sağlanır?
Cevap: Elektromanyetik indüksiyon (etkileme) olayıdır. Elektromanyetik
indüksiyon, elektrik gücü üretimdeki belirleyici rolü nedeniyle günümüz
teknolojisinin temelini oluşturur.
3
A.Ozansoy
22.05.2017
 İngiliz kimyacı ve fizikçi Michael Faraday(1791-1867) ve ABD’ li
Joseph Henry (1797-1878) manyetik indüksiyonla ilgili ilk deneyleri
yapmışlardır.
Şekil, Kaynak [1]’ den alınmıştır.
4
A.Ozansoy
22.05.2017
Bazı deneysel gözlemler;
Bu kesim, Kaynak [2]’ den alınmıştır.
2
1
G: galvonometre
5
A.Ozansoy
22.05.2017
2. Faraday Yasası
Michael Faraday
(1791-1867)
 Elektromanyetik indüksiyon ilkesinin odağı ve bu bölümün ana konusu
Faraday Yasası ‘ dır.
 İndüksiyon ile ilgili incelediğimiz olayların tümünde ortak kavram,
bir devreden geçen manyetik akının değişimidir.
Manyetik akı: Bir yüzeyi dik olarak kesen
manyetik alan çizgisi sayısı ile ilgili bir
niceliktir. Manyetik akının SI birimi Weber
(Wb)’ dir.
1 Wb  1 T .m2
 
 B   B  dA   B cos  dA
(Bir yüzeyden geçen manyetik akı).
6
A.Ozansoy
22.05.2017
Faraday’ ın İndüksiyon Yasası: İletken çerçeveyle çevrelenmiş bir
yüzeyden geçen manyetik akının zamanla değişimi, bu çerçevede bir
indüksiyon emk’ sı oluşturur. Bu emk, devreden geçen manyetik akının
zamanla değişiminin negatifine eşittir.
d B
 
dt
Manyetik akıdaki değişimi göz önüne aldığımızda;
- B manyetik alan değişebilir.
- Yüzey alanı A değişebilir.
- Yüzeyle manyetik alan arasındaki açı değişebilir.
- Yukarda sıralanan bu üç değişimden birkaçı birlikte değişebilir.
 Bu denklemdeki (-) işareti Lenz Kuralı ile açıklanır.
7
A.Ozansoy
22.05.2017
3. Lenz Kuralı
Bu kesim, Kaynak [2]’ den alınmıştır.
I’=Iind:
akım
8
İndüklenmiş
A.Ozansoy
22.05.2017
Şekil, Kaynak [1]’ den alınmıştır.
9
A.Ozansoy
22.05.2017
Şekil, Kaynak [1]’ den alınmıştır.
10
A.Ozansoy
22.05.2017
4. Jeneratörler ve Transformatörler
Bu kesim, Kaynak [2]’ den alınmıştır.
11
A.Ozansoy
22.05.2017
 
B  B  A
12
 Sabit manyetik alanda A yüzeyinden geçen
manyetik akı
Bu kesim, Kaynak [2]’ den alınmıştır.
A.Ozansoy
22.05.2017
Bu kesim, Kaynak [2]’ den alınmıştır.
13
A.Ozansoy
22.05.2017
14
A.Ozansoy
22.05.2017
Şekil, Kaynak [3]’ ten alınmıştır.
15
A.Ozansoy
22.05.2017
5. Elektromanyetik Dalgalar
 Elektromanyetik indüksiyon, zamana bağlı olarak değişen bir
manyetik alanın bir elektrik alan kaynağı olduğunu gösterir. Ayrıca
zamana bağlı olarak değişen bir elektik alan da bir manyetik alan
kaynağı gibi davranır.
 “Böylelikle elektrik ya da manyetik alandan bir tanesi değişmeye
başlayınca, etrafını etkiler ve bir tür etkileme alanı yaratır. Bu olguları
birleştiren Maxwell, bir bölgede zamanla değişen elektrik ve manyetik
alanlar nedeniyle elektromanyetik bozulmanın uzayda bir bölgeden
diğerine ilerleyebilmesinin mümkün olduğu fikrini öne sürdü” (Bknz.
Kaynak[1]).  Dalga özelliği Elektromanyetik dalga
16
A.Ozansoy
22.05.2017
Elektromanyetik spektrum:
17
A.Ozansoy
22.05.2017
•Elektrik + manyetizmaElektromanyetizma
•Elektromanyetik kuramın kurucusu
İskoç bilim adamı James Clerk Maxwell(1831-1879)
•Maxwell, ışığın bir elektromanyetik dalga olduğu görüşünü benimsedi.
Elektrik ve manyetizmanın temel kanunları Maxwell denklemleri olarak
bilinen bir dizi diferansiyel denklemdir.
Maxwell denklemleri
  Qic
 E  dA 
0
Gauss Kanunu
İntegral
formda
Maxwell denklemleri
 
 B
E

d
l


Faraday Kanunu

t
 
 B  dA  0 Manyetik monopol yoktur
 
 E
B

d
l


(
I


)
0
ic
0

t
18
Ampere  Maxwell Kanunu
A.Ozansoy
22.05.2017
Yayılma
doğrultusuna
dik
olarak
titreşen dalgalar enine dalgalardır.
19
A.Ozansoy
22.05.2017
Faraday Yasası’ nın bazı uygulamaları
1) Topraklama Hata kesici
(devre kesici) (Kaynak [3] )
2) Bilgisayar bellekleri,
yazma-okuma işlemi
(Kaynak [3] )
4. Kredi kartı
okuyucuları
(Kaynak [1] )
3. Elektrogitarda sesin
oluşması (Kaynak [4] )
20
A.Ozansoy
22.05.2017
Kaynaklar
1. “ Üniversite Fiziği”, Young & Freedman, 12. Baskı, Pearson Education
Yayıncılık, 2010.
2. http://www.seckin.com.tr/kitap/413951887 (“Üniversiteler için
Fizik”, B. Karaoğlu, Seçkin Yayıncılık, 2012).
3. Fen Bilimcileri ve Mühendisler için Fizik, D. C. Giancoli, Akademi
Yayıncılık, 2009.
4. Fen ve Mühendislik için Fizik, Cilt-2, Serway&Beichner, Palme
yayıncılık, Ankara, 2002.
21
A.Ozansoy
22.05.2017