11. SINIF MANYETİZMA
11. sınıflar ve lys elektrik ve manyetizma konusu. Üzerinden akım geçen düz bir iletken, akım geçen bir halka ve akım geçen akım makaralarının oluşturduğu manyetik alan şiddeti.
Biot – Savart Yasası
Uzayın herhangi bir noktasında oluşan manyetik alan şiddetini, bu alanı oluşturan akım cinsinden veren matematiksel ifadedir.
Biot – Savart yasası Jean Baptiste Biot ve Felix Savart tarafından bulunmuştur.
Üzerinden Akım Geçen Düz Bir İletken
Düz bir iletken tele akım verildiğinde iletkenin çevresinde manyetik kuvvet çizgileri oluşur. Bu çizgiler halka şeklindedir.
Herhangi bir noktadaki manyetik alan vektörü o noktadan geçen manyetik alan çizgilerine teğet durumdadır.
Manyetik alanın yönünü bulmak için izlenen yola, sağ el kuralı adı verilmektedir. İletken tel sağ ile kavranır ve başparmak akım yönünü gösterecek şekilde uzatılırsa teli kavrayan 4 parmağın yönü manyetik alanın yönünü gösterir.
Herhangi bir noktadaki manyetik alan şiddeti, telden geçen akım şiddeti ile doğru, o noktanın telden uzaklığı ile ters orantılıdır.
Üzerinden I akımı geçen düz bir iletken telden r kadar uzaklıktaki manyetik alan şiddeti.
Formülüyle verilir.
B: Manyetik alan şiddeti (Wb/m2 = Tesla)
I: Akım şiddeti
d: Telden uzaklık
K: 10-7 (N/A2)
Örnek:
Şekildeki üzerinden 15 amper akım geçen, sonsuz uzunlukta kabul edilen iletken telin kendisinden 10 cm uzaklıkta oluşturduğu manyetik alanın yönü ve şiddeti nedir?
Çözüm:
Tel avuç içine alınır ve sağ elin başparmağı akım yönünü gösterecek şekilde uzatılırsa, diğer dört parmak manyetik alanın yönünü gösterir. Bu yön, sayfa düzlemine dik ve dışarı doğrudur.
B = 3.10-5 Wb/m2
Örnek:
Şekildeki gibi sonsuz uzunlukta kabul edilen iki iletken telin K noktasında oluşturduğu bileşke manyetik alan şiddeti ve yönü nedir?
Çözüm:
Üzerinden I1 = 8 A akım geçen R telinin manyetik alan yönü sayfa düzlemine dik ve içe doğrudur. Üzerinden I2 = 5 A akım geçen R2 telinin manyetik alan yönü ise sayfa düzlemine dik ve dışa doğrudur.
R telinin K noktasında oluşturduğu manyetik alan şiddeti
BR = 64 . 10-7 Wb/m2
BR = 6,4 . 10-6 Wb/m2
S telinin K noktasında oluşturduğu manyetik alan şiddeti
BS = 100.10-7 Wb/m2
BS = 10.10-6 Wb/m2
BS + BR = 10.10-6 – 6,4.10-6
BS + BR = 3,6 . 10-6 Wb/m2
Bileşke manyetik alan şiddeti sayfa düzlemine dik ve dışarı doğrudur.
Üzerinden Akım Geçen Bir Halka
Halka şeklindeki bir telden akım geçerse manyetik alan halkanın merkezinde, halkanın bulunduğu düzleme dik doğrultuda oluşur.
Halka avuç içine alınır ve sağ elin dört parmağı akım yönünü gösterecek şekilde konumlanır. Başparmak diğer parmaklara dik olacak şekilde açılırsa, başparmağın yönü manyetik alanın yönünü gösterir.
Halkanın merkezindeki manyetik alan şiddeti,
Halka N sarımdan oluşuyorsa, manyetik alan şiddeti;
formülüyle bulunur.
Örnek:
Yarıçapı 10 cm olan iletken bir halkadan 5 A lik bir akım geçmektedir. Çemberin merkezinde oluşan manyetik alan şiddeti kaç Tesla (Wb/m2) olur? (K = 10-7 , π = 3 alınacak)
Çözüm:
Üzerinden I akımı geçen bir halkanın merkezindeki manyetik alan şiddeti,
| B = 2.π.K. | I | formülüyle bulunur. |
| r |
B = 3.10-5 T bulunur.
Üzerinden Akım Geçen Bir Akım Makarası
Eşit aralıklarla yalıtkan bir boru üzerine sarılmış iletken tellerden oluşan sisteme akım makarası denir. Makarayı saran tellere elektrik akımı verilirse, sarımların içinde düzgün bir manyetik alan meydana gelir.
Sağ el kuralı ile manyetik alan yönünü bulmak için sağ elin başparmağı akımın makaraya girdiği tele doğru yönelecek şekilde makara avuç içine alınır. Başparmak diğer parmaklara dik olacak şekilde uzatılırsa manyetik alan yönünü gösterir.
Uzunluğu l, sarım sayısı N olan bir makaradan I akımı geçirilirse merkezinde meydana gelen manyetik alan şiddeti aşağıdaki formülle bulunur.
Örnek:
300 sarımlı bir akım makarasının tel sarılı bölümünün uzunluğu 15 cm dir. Makara üzerindeki tellerden 6 Amper akım geçtiğine göre, makara içerisinde oluşan manyetik alan şiddeti kaç T dır? (K = 10-7, π = 3 alınacak)
Çözüm:
B = 144000.10-7
B = 1,44 . 10-2 Tesla bulunur.
Not:
Manyetik alan yönü sayfa düzleminden dışarı doğru ise;
Simgesiyle gösterilir.
Manyetik alan yönü sayfa düzleminden içeri doğru ise;
Simgesiyle gösterilir.
Manyetik Akı Kavramı
SANATSAL BİLGİ
27/02/2017