BOLUM 9_EMK_INDUKSIYON [Uyumluluk Modu]

Bölüm 9
ELEKTROMANYETİK
İNDÜKSİYON
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Hedef Öğretiler
• Faraday Kanunu
• Lenz kanunu
• Hareke bağlı EMK
• İndüksiyon Elektrik Alan
• Maxwell denklemleri ve
uygulamaları
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Giriş
• Pratikte Mıknatısın hareketi akım
oluşmasına neden olabilir. Kredi
kartlarının sırtında bir manyetik
şerit vardır ve pos makinasından
hızla kartı çektiğinizde minik
akımlar oluşur ve böylece
bilgileriniz makineye aktarılır.
• Bir bobinde mıknatısla akım
oluşturulabilir. Mekanik enerji
elektrik enerjisine dönüştürülebilir.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Indüksiyon akım
a) mıknatıs sabit tutulduğunda akım gözlenmez.
b) mıknatıs hareket ettirilirse akım gözlenir.
c) Bir bobine pil bağlayıp hareket ettirilirse akım gözlenir.
d) Bobin sabit tutulup devre açılıp kapanırsa akım gözlenir.
b,c, ve d seçeneklerinde bobindeki manyetik alan değiştiriliyor.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Manyetik Akı
Manyetik akı birimi weber 'dir. (Wb) Bu durumda manyetik akı yoğunluğu ise weber/
metre2 dir. (Wb/m2) Ancak uluslar arası SI birimlerde tesla birimi de kullanılır. (T). Buna
göre 1 T = 1 Wb/m2.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
EMK ve Akım t induced in a loop
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
İndüksiyon EMK nın yönünü bulma
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Faraday Kanunu
Faraday kanununa göre bir devrede indüklenen emk, devreden
geçen manyetik akının zamana göre türevi ile doğru
orantılıdır. Bu ifade şöyle yazılabilir:
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
İndüksiyon EMK yı üretmek (AC)
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
İndüksiyon EMK yı üretmek (DC)
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Lenz’s Law
İletken tel sarımlı bir bobin (solenoid) alıp içine bir mıknatıs yaklaştırıp
uzaklaştırırsak bir manyetik alan oluşur. Bu durumda, solenoid, mıknatısın
oluşturduğu manyetik alanı yok etmek üzere karşı tepki göstererek ters yönde
bir manyetik alan meydana getirir. Sonuç olarak solenoid, mıknatısın
müdahalesinin oluşturduğu manyetik alana karşılık manyetik alan üretecek
bir elektrik akımı üretir. Bu, endüksiyon bobininin yaptığı akıma endüklenmiş
akım denir. Bu akımın, kendisini oluşturan manyetik alana zıt yönde bir alan
oluşturacak şekilde akacağını Heinrich Lenz bulduğundan LENZ kanunu
olarak anılır.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
İletken Çubuğun homojen manyetik alanda hareketi
x
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Faraday Disk dinamo
Deneysel fizikçilerin en büyüğüdür. Dinamoyu
(elektrik enerjisi üretmek için mekanik enerji
kullanan makineler) bulan kişidir. Bir tel bobine
elektrik yüklediğinde, ayrı olarak yanında duran
ikinci bobininde elektrik akımı oluştuğunu
saptadı. Bunun manyetik etki sonucu olduğunu
buldu.
Terse
giderek
müthiş
buluşunu
gerçekleştirdi. Bir telden geçen elektrik manyetik
etki yaratıyorsa,tersi de yani manyetik etki de
elektrik oluşturabileceğini düşündü.Bir mıknatısı
bir tel bobinin içine sokup çıkardı ve telin elektrik
yüklendiğini buldu.Faraday’ın çalışmaları elektrik
motorunun icadını, elektrik üreten büyük
sistemlerin geliştirilmesini sağladı.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
İndüksiyon Elektrik Alan
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Eddy akımı
Eddy Akımı (Girdap Akımları ya da Foucault Akımı da
denmektedir) Faraday’ın indüksiyon kanunu sebebiyle,
manyetik alan değiştiğinde iletkenlerin içerisinde oluşan
çembersel(bir çerçevenin içerisinde başladığı noktaya
dönen) elektrik akımıdır. Eddy akımı kapalı bir döngünün
içerisinde, manyetik alana dik düzlemlerde akar. Sabit bir
iletkenin içerisinde; AC elektromıknatıs veya trafo kullanılarak
oluşturulmuş, zamana bağlı değişen bir manyetik alan ile veya
sabit bir mıknatısa göre hareketli bir iletken ile oluşturulabilirler.
Belirli bir çerçeve içerisinde oluşan akımın büyüklüğü;
manyetik alanın büyüklüğü, çerçevenin alanı, çerçevenin
içerisinde oluşmuş manyetik akının anlık değişim miktarı ile
doğru, üzerinde aktığı maddenin içdirenciyle ters orantılıdır.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Eddy akımı
Lenz yasası sebebiyle, Eddy akımı, kendisini oluşturan manyetik
alana karşı bir manyetik alan oluşturur, yani kendisini oluşturan
manyetik alan değişimine karşı çıkar. Örneğin, yüzeyinde oluşan
eddy akımı sebebiyle, iletken bir yüzey, yakınlarında hareket eden
bir mıknatısa çekme kuvveti uygulayabilir. Bu etki Eddy Akımı
Frenlerinde aktif olarak kullanılmaktadır. Bu fren, dönen nesneleri,
cihazı kapattığımızda hızlı bir şekilde durdurmamızı sağlar. Direnç
üzerinde akan akımın ısı olarak enerji kaybına sebep olması
yüzünden; eddy akımı, altenatif akım indüktörleri,trafoları, elektrik
motorları ve elektrik jeneratörlerindeki enerji kaybının önemli
sebeplerinden biridir. Bunları engellemek amacıyla katmanlanmış
manyetik çekirdekler kullanılmaktadır. Eddy akımı ayrıca
indüksiyonlu fırınlarda nesneleri ısıtmak amacıyla, metal objelerdeki
çatlakları/kırıkları ve hatalı kısımları tespit etmek amacıyla, eddyakımı test cihazlarında kullanılmaktadır.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Eddy akımı
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Maxwell Denklemleri
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley