Merhaba sevgili Bilgeyik okurları, önceki yazımızda manyetizma kavramından bahsedip elektromanyetizma konusuna giriş yapmıştık. O yazıyı okumayanlar buradan ulaşabilirler. Bugün ise elektromanyetizma konusunu işleyeceğiz.
Elektromanyetizma nedir?
1820 yılında Hans Christian Ørsted bir pusulanın yanında iletken bir telden akım geçirildiğinde pusula iğnesinde sapma olduğunu gözlemlemiştir. Bu, elektrik akımının manyetik bir alan oluşturduğunun ispatıdır. Elektromanyetizma da bunu inceler, elektrik ile manyetizmanın ilişkisini. Büyük bir bilim dalının başlangıcı böyle olmuştur.
İçinden akım geçen düz bir telin manyetik etkisi
İletken bir tele akım verildiğinde etrafında manyetik alan oluşturur. Manyetik alanı tanımlamak için kullandığımız manyetik alan çizgileri telin çevresinde çember oluşturur. Üzerinden I akımı geçen telden d birim kadar uzaklıktaki manyetik alan şiddetini bulmak için aşağıdaki formülü kullanırız;
B = 2 . K . I / D
Sırasıyla;
B: Manyetik alan şiddeti (Weber / m2 = Tesla)
K: 10-7 (N/A2)
I: Akım şiddeti(Amper)
d: Telden uzaklık
Peki, telden d birim uzaklıktaki manyetik alan şiddetinin yönünü nasıl buluruz? Tahmin edeceğiniz gibi bu vektörel bir büyüklüktür ve her vektör gibi bir yönü olmak zorundadır. Yön bulmak için "Sağ el kuralı" adı verilen bir kural uygulanır. Kurala göre, teli sağ elimizle kavradığımızda baş parmağımız akımla aynı yönde olduğu sürece geriye kalan dört parmağımız manyetik alanın yönünü gösterir.
Telden d birim uzaklıktaki manyetik alan şiddetinin yönü ise manyetik alan çizgilerine teğet, yani dik olacak şekilde bir vektör ile gösterilir.
Üzerinden akım geçen bir halka telinin manyetik etkisi
Düz bir telden akım geçtiğinde neler olduğunu hep beraber inceledik, şimdi de halka şeklindeki bir telden akım geçerse ne olacağını hep beraber inceleyelim. Halkanın merkezindeki manyetik alan şiddetini aşağıdaki formülle buluruz;
B = 2 . π . K . I . N / r
Sırasıyla
B: Manyetik alan şiddetti (Weber / m2 = Tesla)
π: Pi sayısı
K: 10-7 (N/A2)
I: Akım şiddeti(Amper)
N: Sarım sayısıdır, halka ne kadar çok sarılmışsa o kadar kat manyetik alan şiddeti artar.
r: Halkanın yarıçapı, yani aslında telin merkeze uzaklığı da denilebilir.
Manyetik alan şiddettinin yönünü ise yine sağ el kuralı ile aynı mantıkla buluyoruz. Aşağıdaki görsel kavramanıza yardımcı olacaktır diye düşünüyorum.
Üzerinden akım geçen Selenoidin (Akım makarası)'nın manyetik etkisi
Selenoid veya akım makarası aşağıdaki görseldeki gibi bir şeydir.
Bir borunun üzerine eşit aralıklarla iletken bir tel sarılırsa buna akım makarası denir. Selenoid kavramı akım makarası ile aynı prensibi taşır fakat mühendislik alanlarında kullanılan bir kavramdır, eşyadır.
Eğer biz bu tellere elektrik akımı verirsek bir manyetik alan oluşur. Selenoidin içerisinde oluşan manyetik alan şiddetini aşağıdaki formülle buluruz:
B = 4 . π. K . I . N / L
Sırasıyla
B: Manyetik alan şiddetti (Weber / m2 = Tesla)
π: Pi sayısı
K: 10-7 (N/A2)
I: Akım şiddeti(Amper)
N: Sarım sayısıdır, halka ne kadar çok sarılmışsa o kadar kat manyetik alan şiddeti artar.
L: Borunun uzunluğudur, ne kadar büyükse manyetik alan şiddeti o kadar azalır.
Bir akım makarasını sağ elimizin dört parmağı akımın yönünü gösterecek şekilde avuçladığımızda baş parmağımız manyetik alanın yönünü gösterir. Akım makaramız doğal olarak bir mıknatısa dönüşecek ve baş parmağımızın gösterdiği taraf N kutbu, diğer taraf S kutbu gibi davranacaktır.
Üzerinden akım geçen manyetik iki telin birbirine uyguladıkları kuvvet
Teli birçok şekile soktuk ve hepsinde hem manyetik alanın şiddetini hem de yönünü başarıyla inceledik. Peki ya birbirine paralel iki tel yan yana getirilir ve ikisinden de akım geçirirsek neler olur? Bakalım neler oluyormuş. :)
Her iki telden de akım geçirildiğinde her iki tel de farklı manyetik alanlar oluşur. Her iki tel birbirine eşit ve zıt yönde bir kuvvet uygular. Her iki telde de akımın yönü aynı ise teller birbirini çekerken, akımın yönü zıt ise teller birbirini iter. Uygulanan kuvvetin formülü şöyledir:
F = 2 . K . i1 . i2 . L / d
Sırasıyla
F = Birbirlerine uyguladıkları eşit ve zıt yönlü kuvvetin büyüklüğü
K: 10-7 (N/A2)
i1: Birinci telden geçen akımın büyüklüğü
i2: İkinci telden geçen akımın büyüklüğü
L: Tellerin uzunluğu
d: İki tel arasındaki mesafe
Aşağıya bırakacağım gif konunun kavranmasını kolaylaştıracaktır diye düşünüyorum.
