Michel Faraday açıkladı
Değişen bir manyetik alan bir iletkende nasıl elektrik akımı üretir?
Faraday'ın İndüksiyon Yasası
Bir devrede indüklenen voltajın manyetik akının zamandaki değişim hızı ile orantılı olduğunu veya manyetik alan değişirse indüklenen emk veya voltajın daha fazla olacağını ve manyetik alandaki değişimin yönünün akımın yönünü düzenlediğini belirtmiştir. Bu, Faraday yasası olarak bilinir.
Manyetik Akı
Manyetik Akı matematiksel olarak Φ olarak ifade edilebilir.B = BA çünkü
A, B düzgün manyetik alanının etki ettiği yüzeydir.
ΦB manyetik akıdır. ve B ve A arasındaki açıdır.
Manyetik akıyı değiştirmenin yolları: -
- Yukarıdaki denklemden, manyetik alanın büyüklüğünü değiştirirsek akının değişebileceği anlaşılabilir.
- B manyetik alanı ile bobin düzlemi arasındaki açı da değiştirilebilir, yüzey alanı A da değişken bir parametredir.
Manyetik akı hakkında bazı önemli gerçekler:
- Manyetik akı skaler bir büyüklüktür.
- Manyetik akının SI birimi weber(Wb) olarak gösterilir
- 1 Wb = 1 Tesla.
- Manyetik akının CGS birimi Maxwell'dir.
- 1Wb = Maxwell.
Şimdi, Faraday'ın indüksiyon yasasına göre, e(T)= ΦB.
N dönüşlü bir bobin durumunda, her dönüşte akı değişimi aynıdır ve dolayısıyla toplam indüklenen emk, e olur.(T)= ΦB.
Negatif işaret, aşağıdaki gibi ifade edilen Lenz Yasasına uygun olarak indüklenen emf'nin yönünü belirtir:
Bir devrede indüklenen emk'nin yönü ve dolayısıyla indüklenen akımın yönü, üretildikleri nedene karşı çıkmaktır, yani akı artıyorsa, indüklenen emk öyle bir yönde üretilecektir ki, deneyecek akıyı azaltmak ve tam tersi.
Gerçekte, Lenz yasası, enerjinin korunumu ile bir tesadüftür. Emk, akıdaki değişime karşı koyacak şekilde indüklendiğinden, akı değişiminin aynı şekilde devam etmesini sağlamak için indüklenen emk tarafından verilen bu muhalefete karşı çalışma yapılmalıdır. Yapılan bu iş devrede elektrik enerjisi olarak görünür.
Yukarıdaki denklemlerden, indüklenen emk veya devredeki elektrik akımının aşağıdaki şekillerde artırılabileceğini söyleyebiliriz: -
- Akıyı çok hızlı değiştirmek, indüklenen emk'yi artırabilir.
- Bobinin içinde yumuşak demir çekirdekli bir çubuk kullanmak.
- N'yi arttırmak, yani bobinin dönüş sayısını arttırmak.
Şekilde görüldüğü gibi, mıknatıs bir devreye yakın yerleştirildiğinde veya bir devre bir mıknatısa daha yakın yerleştirildiğinde bir emf üretebiliriz. Bu durumlarda, indüklenen akımın yönü gösterilir.
EMF'nin indüklenebilmesinin bir başka yolu, devrenin bir manyetik alanda dolaşan iletken tel bobini ve dolayısıyla akı olduğu AC'nin çalışma prensibidir.B zamanla sinüzoidal bir şekilde değişir.
Hareketli Elektromotor Kuvveti (Faraday'ın İndüksiyon Yasasının bir anlamı)
Yukarıdaki şekil, üzerinde iletken bir çubuk EF'nin sabit hızla hareket ettiği dikdörtgen bir iletken ABCD'yi göstermektedir. Manyetik alan diktir, yani kapalı iletken döngü ABFE'nin düzlemine doğru.
t = ts anında döngü tarafından çevrelenen manyetik akı,
Φb(t)= = BA=Blx(t),
Bu akının zaman değişim oranı, e= Φ tarafından verilen bir emk'yi indüklerB = (-Blx(t))= Bl.x(t) = Bul.
Manyetik alanı değiştirmek yerine iletken EF'nin hareketi nedeniyle elde edilen bu elektromotor kuvveti, hareketli elektromotor kuvveti olarak bilinir.
Elektromanyetik indüksiyon, değişen manyetik alanların tesadüfi olarak akımların ve voltajların endüksiyonunu açıklar. Ancak daha modern görüş, indüksiyonun iletken bir tel veya herhangi bir maddi ortam yokluğunda bile gerçekleştiğini belirtir.