Merhabalar bu yazım indüksiyon kanunu nedir başlık adı altında olacak. Manyetik alanı değiştirerek bir emk’in nasıl oluştuğunu anlamak için, aşağıdaki şekil 1’de olduğu gibi galvanometreye bağlanmış bir tel halkayı ele alalım. Bir mıknatıs halkaya doğru yaklaştırıldığı zaman, galvanometrenin ibresi, şekil a da gösterildiği gibi belli bir miktar sağa doğru sapar. Mıknatıs, halkadan uzaklaştırılırsa ibre, c de gösterildiği gibi ters yönde sapar. Mıknatıs halkaya göre hareketsiz olduğu zaman (b) hiç bir sapma gözlenmez. Son olarak, durgun halde tutulan mıknatısa yaklaşan veya uzaklaşan yönde, halka hareket ettirilirse, ibre yine sapar. Bu gözlemlerden, halkanın mıknatısın halkaya göre hareket halinde olduğunu “öğrendiği” sonucuna varırız; çünkü manyetik alanın şiddetinde ortaya çıkan bir değişim algılamaktadır. Böylece, akım ile değişen manyetik alan arasında bir ilişkinin var olduğu görülür.
İndüksiyon Kanunu Nedir
Devrede hiç batarya olmasa bile, devrede bir akımın başladığı gerçeği göz önüne alındığında bu sonuçlar oldukça ilginçtir! İndüklenmiş emk tarafından meydana getirildiği için, böyle bir akıma indüklenmiş akım denir.
Şimdi, aşağıdaki şekilde Faraday tarafından yapılan bir deneyi tanıtalım. Birincil bobin bir anahtar ve bataryaya bağlanmıştır. Bu bobin, bir halkanın etrafına sarılmıştır ve anahtar kapatıldığı zaman bu bobindeki akım bir manyetik alan oluşturur. İkincil bobin de bu halkanın etrafına sarılmış olup, galvanometreye bağlanmıştır. İkincil devrede herhangi bir batarya yoktur ve ikincil bobin birincil bobine bağlı değildir. İkincil devrede gözlenen herhangi bit akım, bazı dış etkenler tarafından oluşturulmak zorundadır.
Şekil 2’de Faraday’ın deneyi. Soldaki ilk devrede bulunan anahtar kapatıldığında, sağdaki ikinci devrede bulunan galvanometre sapma gösterir. İkincil devrede oluşan emk bu devrede ki bobin içinden geçen manyetik alanın değişmesiyle gerçekleşir.
Şekil 1 (a)‘da mıknatıs, galvanometreye bağlı bir tel halkaya doğru hareket ettirildiği zaman, galvanometre şekilde görüldüğü gibi sapar; bu da halkada bir akımın oluştuğunu gösterir, (b) Mıknatıs sabit tutulduğu zaman, mıknatıs halkanın içinde bile olsa, oluşan herhangi bir akım yoktur. (c) Mıknatıs, halkadan uzaklaştırıldığı zaman, oluşan akımın yönü (a) da gösterilenin zıt yönünde, yani galvanometre zıt yönde sapar. Mıknatısın hareket yönünü değiştirmek, hareket yoluyla oluşturulan akımın yönünü değiştirir.
ilk bakışta, ikincil devrede hiç bir akımın gözlenemeyeceği tahmin edilir. Fakat, birincil devredeki anahtar aniden kapatıldığı veya açıldığı zaman oldukça şaşırtıcı birşeyler olur. Birincil devredeki anahtar kapatıldığı anda, ikincil devredeki galvanometre bir yöne sapar ve sonra sıfır konumuna geri döner. Anahtar açıldığı an, galvanometre zıt yönde sapar ve tekrar sıfır konumuna geri döner.
Son olarak, birincil devrede kararlı bir akım olduğu zaman ya da hiçbir akım olmadığı zaman galvanometre sıfır konumunda kalır. Bu deneyde neler olduğunun anlaşılması için dikkat edilecek ilk nokta, anahtar kapatıldığı zaman, birincil devredeki akımın, bu devrenin bulunduğu bölgede bir manyetik alan oluşturması ve bu manyetik alanın da ikinci devreye nüfuz etmesi gerçeğidir. Dahası anahtar kapatıldığı zaman birincil devredeki akım tarafından oluşturulan manyetik alan belirli bir zaman aralığında sıfırdan belli bir değere çıkar ve ikincil devrede bir akım oluşturan işte bu değişken manyetik alandır.
Bu gözlemlerin ardından Faraday, devrede (bizim düzenekte ikincil devre ) bir elektrik akımının oluştuğu sonucuna vardı. Oluşan bu akım, ikincil devreden geçen manyetik alan değiştiği sürece, sadece kısa bir zaman varlığını gösterir. Manyetik alan kararlı bir değere ulaştığı anda ikincil devredeki akım sıfıra düşer. Gerçekte, ikincil devre, sanki kendisine kısa bir an bir emk kaynağı bağlanmış gibi davranır. Sonuçta şu yargıya varılır: manyetik alanı değiştirerek, ikincil devrede indüklenmiş bir emk üretilir.
Michael Faraday Kimdir? (1791-1867)
Michael Faraday (1791-1867), 1800 lü yılların en büyük deneysel bilim adamı olarak bilinen bir İngiliz fizikçi ve kimyacısıdır. Elektriğe katkıları; elektrik motoru, elektrik jeneratörü ve transformatörün icadından başlayarak elektromanyetik indüksiyon ve elektroliz yasalarını kapsar. Dini duygulan nedeniyle İngiliz ordusu için zehirli gaz hazırlanması projesinde görev almayı reddetti.
Şekil 1 ve şekil 2 de gösterilen deneylerin ortak bir noktası var. Her bir dunumda devreden geçen manyetik akı zamanla değiştiğinde, devrede emk oluşmaktadır. Genel olarak, indüklenmiş akımlar ve emk’leri içeren böyle deneyleri özetleyen genel ifade şöyledir:
[box type=”success” align=”alignleft” class=”” width=””]”Bir devrede indüklenen emk, devreden geçen manyetik akının zamana göre türevi ile doğru orantılıdır.”[/box]
Faraday indüksiyon kanunu olarak bilinen bu ifade şöyle yazılabilir:
Aşağıdaki formül ise devreden geçen manyetik akıdır.
Devre, aynı alana sahip N tane sanımdan oluşursa ve QB de bir sarımdan geçen manyetik akı olursa, her sarımda bir emk oluşur; böylece bobinde yani devrede oluşan toplam emk aşağıdaki ifade ile verilir:
Formül 1 ve formül 2 eşitliklerindeki eksi işaretinin fiziksel önemi büyüktür ve şekil 3‘te tartışılacaktır.
Şekil 3 teki gibi, A alanına sahip bir ilmeğin, düzgün bir B manyetik alanı içinde bulunduğunu kabul edelim. Bu ilmekten geçen akı BAcosQ ya eşittir; buradan indüklenmiş emk şöyle ifade edilebilir:
Bu ifadeden, emk nin devrede pek çok yolla indüklenebileceğidir görülmektedir.
- B nin büyüklüğü zamanla değişebilir.
- İlmeğin çevrelediği alan zamanla değişebilir
- B ile ilmeğin normali arasındaki 6 açısı zamanla değişebilir.
Yukarıdakilerin herhangi bir birleşimi oluşabilir.
Soru: formül 3 te, bir mıknatısın kuzey kutbu, ilmek düzlemine dik olan ve merkezinden geçen eksen boyunca, ilmeğe doğru hareket ettirildiği zaman oluşan emk’ı hesaplamak için kullanılabilir. Güney kutup ilmeğe doğru hareket ettirildiği zaman, denklemde hangi değişiklikler gereklidir? Bizler ile yorum kısmından cevaplarızı paylaşabilirsiniz.