fizik

                 FARADAY YASASI

 manyetik alan içinde bulunan ve içinden bir akım geçen halkanın manyetik kuvvetlerin etkisi sonucunda dönebileceğini gördük yani manyetik alanın bir tork yaratarak devreyi döndürdüğünü gördük.

Akım geçen halka + Manyetik Alan Þ Tork

Acaba bir manyetik alanda, bu halkanın döndürülmesiyle halkadan bir akım geçmesi sağlanabilir mi ?

Tork + Manyetik Alan Þ Akım ?

Bu sorunun yanıtı Evet. Bu iki denklem simetriktir. İlk denklem elektrik motorlarının temeli, ikincisi ise elektrik jeneratörleri için Faraday Yasası’nın dayandığı prensiptir.

İki deneyle Faraday’ın indüksiyon Yasası’nı açıklamaya çalışalım.

1. Deney : Şekil 1’de gösterildiği gibi bir iletken halka hassas bir ampermetreye (galvonometre) bağlanmıştır ve bu durumda içinde geçen akım sıfırdır, çünkü taşıyıcılara enerji verecek bir emk kaynağı devreye bağlı değildir. Eğer bu halkaya doğru bir çubuk mıknatıs hareket ettirilirse, devreden aniden akım geçmeye başlar. Mıknatıs durduğu zaman akım kaybolur. Mıknatıs devreden uzaklaştırılacak şekilde tekrar hareket ettirildiğinde devreden tekrar akım geçmeye başlar, ancak bu kez zıt yöndedir. Bu deneyin sonuçları şöyle sıralanabilir :

1. Yalnızca halka ve mıknatısın birbirlerine göre bir hareketi varsa, akım gözlenir. Hareket olmadığında akım yok olur.

2. Mıknatısı daha hızlı hareket ettirmek, daha büyük akım yaratılmasını sağlar.

3. Mıknatısın kuzey kutbunun halkaya doğru hareket ettirilmesi saat yönünde, kuzey kutbunun halkadan uzaklaştırılması da saat yönünün tersine akım oluşmasına neden olur. Güney kutbu için tam tersi durumlar geçerlidir.

Halkada üretilen akıma indüklenmiş akım, akımı yaratmak için birim yük başına yapılan iş indüklenmiş emk ve akım ile emk üretme sürecine indüksiyon denir.

2. Deney : Şekil 2’deki gibi birbirine yakın ancak temas etmeyen iki iletken halka düşünün. Eğer sağ taraftaki halkadan bir akım geçmesini sağlamak için S anahtarı kapatılırsa, gösterge aniden bir akım gösterir, bunun kaynağı sol taraftaki halkada indüklenmiş akımdır. Eğer anahtar tekrar açılırsa, sol taraf halkada yine ani bir akım, ancak bu kez önceki akımla zıt yönlü olarak gözlenir. Yalnızca sağ taraftaki halkadaki akım değiştiğinde devrede indüklenmiş bir akım (indüklenmiş bir emk) gözlenir ve akım sabit olduğunda indüklenme gözlenmez.

Bu deneyde ‘birşey’ değiştiğinde, indüklenmiş emk ve indüklenmiş akım oluşmaktadır. Fakat bu değişen ‘şey’ neydi ?  Yanıtı bilen Faraday’dı.

Faraday önceleri, devreden geçen kararlı bir akımın manyetik alan üretebilmesi gibi, kararlı bir manyetik alanın da bir devrede akım üretebileceğini düşünmüştü. Ancak sonraları bir emk ve akımın halkadan geçen manyetik alan miktarının değiştirilerek elde edilebileceğini fark etti. ‘Manyetik alan miktarı’nın halkadan geçen manyetik alan çizgileriyle ilişkili olduğunu buldu. Faraday indüksiyon Yasası bu deneylerin ışığında şöyle özetlenebilir :

Şekil 1 ve Şekil 2’deki sol taraftaki halkada, halkadan geçen manyetik alan çizgilerinin sayısı değiştiğinde bir emk indüklendi.

Halkadan geçen çizgiler değil, değişen manyetik alan çizgilerinin sayısı indüklenmiş emk ve indüklenmiş akımı yaratır.

İlk deneyde, manyetik alan çizgileri mıknatısın kuzey kutbundan ayrılır. Mıknatısın kuzey kutbu halkaya doğru hareket ettirildiğinde halkadan geçen alan çizgilerinin sayısı artar. Bu artış halkadaki iletkenlik elektronlarının hareket etmesine (indüklenmiş akım) neden olur ve hareket etmeleri için elektronlara enerji sağlar (indüklenmiş emk).  Mıknatısın hareketi durduğunda halkadan geçen alan çizgileri değişmez ve indüklenmiş akım ve emk sıfır olur.

İkinci deneyde ise anahtar açıkken alan çizgileri yoktur çünkü akım yoktur. Fakat anahtar kapatıldığında sağ taraftaki halkadan akım geçmeye başlar, artan akım halka etrafında ve sol taraftaki halkada bir manyetik alan yaratır. Alan oluştuğunda, sol taraftaki halkadan geçen manyetik alan çizgilerinin sayısı artar. İlk deneydeki gibi halkadan geçen alan çizgileri burada bir akım ve bir emk indükler. Sağ halkadaki akım kararlı duruma ulaştığında sol taraftaki halkadaki alan çizgilerinin sayısı değişmez ve indüklenen akım ve indüklenen emk yok olur.

Faraday Yasası neden her iki deneyde de akım ve emk oluştuğunu açıklamaz, yalnızca indüksiyonun varlığından bizi haberdar eder.

Faraday Yasası’nın denklemini vermeden önce halkadan geçen manyetik alan miktarını hesaplamak gereklidir. Elektrik akısına benzer olarak, bir manyetik alan içinde bulunan bir A alanını çevreleyen bir halkadaki net manyetik akı ;

                                                   (1)

bağıntısıyla verilir. dA diferansiyel dA alanına dik olan vektördür. Eğer manyetik alan ile A vektörü birbirine paralelse;

                                                           (2)

olur. Manyetik akının birimi Weber (Wb) olarak adlandırılır :

1 weber = 1 Wb = 1 T.m²

Bir halkadan geçen değişken manyetik akıyla, halkada indüklenen emk arasındaki bağıntın Faraday Yasası’ dır :

İndüklenen emk ;

                                         (3)

dir. Emk manyetik alanın değişme hızına bağlıdır. Faraday Yasası’ndaki (-) işareti indüklenen akımın yönüyle ilgilidir.

Bu ifadeden, emk’nın devrede pek çok yolla indüklenebileceği görülmektedir :

·       B’nin büyüklüğü zamanla değiştiğinde

·       Halkanın çevrelediği alan zamanla değiştiğinde,

·       B ile halkanın normali arasındaki q zamanla değiştiğinde

indüklenen emk değişebilir.

Eğer N sarımlı bir bobinden geçen akıyı değiştirirsek, her dönüşte bir emk oluşur ve toplam emk bu bağımsız emk’ların toplamıyla bulunur :

                                                                        (4)

ÖRNEK : Yarıçapı 35mm olan 75 sarımlık dairesel bir sargının ekseni, uzayda düzgün olan bir manyetik alana paraleldir. Alanın büyüklüğü sabit bir hızla, 240ms içinde 18’den 73mT’ya çıkıyor. Bu zaman aralığı içinde sargıda indüklenen emk’nın büyüklüğünü bulun.

Manyetik alan uzayda düzgün ve sargının eksenine paralel olduğundan herbir sarımdan geçen akı, her bir sarımın yarıçapı R olmak üzere;

ile verilir. Sargıda indüklenen emk, Eşitlik 4’ten ;

olur. Manyetik alanın büyüklüğü;

ile verilen sabit bir hızla değişmekte olduğundan, sargıda indüklenen emk’nın büyüklüğü;

olarak bulunur.

Yorumlar (1)

Bu icerige ait yorumlari masaustune alabilirsiniz

faraday yasası
Yazan tolga yılmaz , 2008-05-20 20:56:55

ya size chok tesekkur ederim walla her yerde aradım sizin gibi yazıp açıklayan hiçbir adres bulamadım suan biraz işim war bitnce kesin abone olacam hersey için tesekkur ederim ...

Kotu kullanimi raporla

eksi oy

arti oy

Oylar: +0

Yorum Yazin

Adiniz

Email

Baslik

Yorum

eksi not | arti not

Bu yoruma abone ol (Sadece kayitli kullanicilar icin)

Okudum ve kabul ediyorum Yorum gonderim kurallari.

Lutfen resimdeki guvenlik kodunu girin

Yorum Ekleyin