TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ II

Elektrik enerjisini, mekanik enerjiye dönüştürmeye yarayan araçlara elektrik motoru adı verilir.

Manyetik alan birimi SI birim sisteminde tesla (T) ile ifade edilir.

Düzgün manyetik alan içerisine giren bu yüklü parçacığa etkiyen kuvvet, daima hız vektörüne ve manyetik alana dik olacaktır. Dolayısıyla bu yüklü parçacık manyetik kuvvet tarafından dairesel bir yörüngede hareket etmeye zorlanacaktır. Yüklü parçacığa etkiyen manyetik kuvvet iş yapmazlar. Sadece parçacığa ait hız vektörünün yönünü değiştirir fakat kinetik enerjisini değiştirmez.

I=μ/S=μ/(πr²)=(540 A.m²)/((3).(3² m²))

I=20 A

Fransız Bilim İnsanı Andre-Marie Ampere (1775-1836) yüksek simetriye sahip sistemler için manyetik alan ifadelerini belirlemiştir. Hareketli yükler manyetik alan oluştururlar, buna karşın bir yükün elektrik alan oluşturabilmesi için hareket etmesi gerekmez. Birbirine paralel iki tel aynı yönde akım taşıyorsa manyetik kuvvet birbirini çekme şeklinde olacaktır. Galvanometrelerin çalışma prensibi manyetik alan içerisindeki akım ilmeğine etkiyen manyetik momente dayanmaktadır. Galvanometre çok düşük akım değerlerini yüksek hassasiyetle okuyabilen aletlerdir.

Maddeler manyetik alanda paramanyetik, ferromanyetik ve diamanyetik malzeme olarak ikiye ayrılır. Paramanyetik malzemeler küçük manyetik duygunluk değerine sahiptir. Altın diamanyetik bir malzemedir. Diamanyetik malzemeler negatif manyetik duygunluk katsayısına sahiptir. Diamanyetik malzemeler harici bir manyetik alanın içerisine yerleştirildikleri takdirde dış manyetik alanı azaltıcı şekilde davranırlar.

F/L=( μ_oI₁ I₂)/(2πr)

F/L=((4π 10^-7 T.m/A)(3A)(3A))/((2π)(0.3m))

F/L=6.10^-6 N/m

B=( μ_oI)/(2r)

B=((4π 10^-7 T.m/A)(5A))/((2)(0.4m))

B=6.10^-6 N/m

Manyetik alanın (B) birimi SI birim sisteminde Tesla’dır (T).

Yüklü bir parçacığa etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğünü veren F=qvBsinθ eşitliğinde q parçacığın elektrik yükünü, v parçacığın hızını, B manyetik alan şiddetini ve θ hız ile manyetik alan arasındaki açıyı ifade eder.

Manyetik kuvvetin büyüklüğünü veren kuvvet,

F=ILBsinθ şeklindedir. I=5 A, L=0,4 m ve B=0,2 olduğuna göre kuvvet, F=5.0,4.0,2.sin90°=0,4 N olarak elde edilir.

İlmeğin alanı (SI birim sisteminde) S=0,05.0,08=0,004şeklindedir. I=10 A olduğuna göre, manyetik dipol momenti µ=IS=10.0,004=0,04 A.olarak bulunur. B=1,5 T ve θ manyetik dipol momenti ile manyetik alan arasında kalan açı olmak üzere manyetik moment M=µBsinθ=0,04.1,5.sin90°=0,06 N.m olarak bulunur.

Lenz yasasına göre bir devredeki indüksiyon akımı, manyetik akı değişimini sıfırlayacak şekilde bir manyetik akıyı oluşturacak yöndedir. Faraday yasasına göre, bir halkada indüklenen elektromotor kuvveti, halkadan geçen manyetik akımın zamanla değişiminin negatifine eşittir. Manyetik alan için Gauss yasası, iki elektrik yükü için geliştirdiği alan yasasının manyetik alana uygulanmış şeklidir. Maxwell denklemleri ise klasik elektrodinamik, optik ve elektrik devrelerine kaynak oluşturan bir dizi kısmi türevli (diferansiyel) denklemlerden oluşur.

Solenoid, helis biçiminde sıkıca sarılmış uzun bir teldir. Jeneratör mekanik enerjiyi, elektrik enerjisine çeviren bir cihazdır. Transformatörler, bir devrede potansiyel farkını veya akımı indirmek ya da yükseltmek için kullanılır. Elektrik motoru ise elektrik enerjisini, mekanik enerjiye çeviren makinedir.

Ferromanyetik malzemeler mıknatıs tarafından kuvvetlice çekilirler. Demir, nikel ve kobalt bunlara örnektir. Paramanyetik malzemeler ise uygulanan manyetik alana doğru çekilirler. Alüminyum, magnezyum, sodyum ve bakır bu maddelere örnektir.

Manyetik alan için Gauss yasası, iki elektrik yükü için geliştirdiği alan yasasının manyetik alana uygulanmış şeklidir. Lenz yasasına göre bir devredeki indüksiyon akımı, manyetik akı değişimini sıfırlayacak şekilde bir manyetik akıyı oluşturacak yöndedir. Ampere yasası, simetrik şekle sahip iletkenlerin etrafındaki manyetik alan ifadesini verir. Maxwell denklemleri ise klasik elektrodinamik, optik ve elektrik devrelerine kaynak oluşturan bir dizi kısmi türevli (diferansiyel) denklemlerden oluşur.

Faraday yasasına göre, bir halkada indüklenen elektromotor kuvveti, halkadan geçen manyetik akımın zamanla değişiminin negatifine eşittir. Ampere yasası, simetrik şekle sahip iletkenlerin etrafındaki manyetik alan ifadesini verir. Maxwell denklemleri, klasik elektrodinamik, optik ve elektrik devrelerine kaynak oluşturan bir dizi kısmi türevli (diferansiyel) denklemlerden oluşur. Manyetik alan için Gauss yasası ise iki elektrik yükü için geliştirdiği alan yasasının manyetik alana uygulanmış şeklidir.

Jeneratör mekanik enerjiyi, elektrik enerjisine çeviren bir cihazdır. Solenoid, helis biçiminde sıkıca sarılmış uzun bir teldir. Galvanometre, bir devredeki küçük elektrik akımlarını ölçmeye yarayan bir elektriksel alettir. Elektrik motoru ise elektrik enerjisini, mekanik enerjiye çeviren makinedir.