ALTERNATİF AKIM L DEVRESİ

11. Sınıflar ve lys fizik konusu. Alternatif akım devrelerinde L devresi. Bir bobinin endüktans ve endüktif reaktansı. Konu anlatımı.

L Devresi

L devresi sadece akım makarası içeren devredir. Bir üretecin uçlarını bir akım makarasının uçlarına bağlarsak basit bir L devresi elde etmiş oluruz.

Bir akım makarası tel sargılardan meydana gelmektedir. Bir akım makarasında hem bu tellerin oluşturduğu bir R direnci vardır hem de tel sargıların devredeki fonksiyonundan ileri gelen bir direnç değeri vardır. 

Sadece akım makarasının fonksiyonundan kaynaklanan direnç, gerilim ve akım değerlerini inceleyeceğimizden bu bobindeki tel sargıların direncini ihmal edeceğiz.

Önce L değerinin neyi ifade ettiğini açıklayalım. L değeri bobinin endüktansını ifade eder. Birimi Henry’dir.

Bir bobinin endüktansı aşağıdaki gibi hesaplanır.

L: Endüktans

µ: Manyetik geçirgenlik

N: Sarım sayısı

A: Bobin kesit alanı (m²)

Ɩ: Bobin üzerindeki sarımın uzunluğu (m)

Ayrıntılara girilmeyen bazı kaynaklarda endüktans terimi, endüktif reaktans yerine kullanılmaktadır. Eğer endüktans birimi Henry olarak verilmişse endüktans, ohm olarak verilmişse endüktif reaktans olduğu anlaşılır.

Örnek:

Manyetik geçirgenliği µ_b = 300 olan bir bobinin sarım sayısı 100’dür. Bu bobinin kesit alanı  5.10^-4  m²  , sargının bulunduğu bölümün uzunluğu 25 cm olduğuna göre bu bobinin endüktansını hesaplayınız.

(Havanın manyetik geçirgenliği µ₀ = 1,256.10^-6    H/m)

Çözüm:

µ = µ_b . µ₀

µ = 300 . 1,256.10^-6 

µ = 376,8 . 10^-6

L = 75360000 . 10^-10  Henry

L = 7,5 .10^-3  H

L = 7,5 mH

Endüktif Reaktans

Bobinlerin alternatif akım devrelerinde gösterdikleri dirence endüktif reaktans denir. Bu direnç frekansla doğru orantılıdır.

Endüktif reaktans XL ile gösterilir, birimi ohm’dur.

XL = ω.L ile hesaplanır. ω= 2.π.f olduğundan;

XL = 2.π.f.L olur.

Örnek:

7,5 mH değerindeki bobinin 50 Hz frekansta çalışan bir alternatif akım devresinde oluşturacağı endüktif reaktansı bulunuz.

Çözüm:

XL = 2.π.f.L

XL = 2.π.50.7,5 .10^-3 

XL = 2355.10^-3 

XL = 2,4 Ω olarak bulunur.

L Devrelerinde Akımın Anlık ve Maksimum Değeri

Endüktif reaktansı XL olan bir bobinin devredeki anlık akım değeri;

I akımının maksimum değeri;

I_max değerinden yararlanarak akımın anlık değeri aşağıdaki şekilde de yazılabilir.

I = I_max . sin(ωt – π/2)

L devrelerinde akım gerilimin 90° gerisindedir. Akımla gerilim arasındaki faz açısı 90° dir.

Daha basit bir ifade ile L devrelerinde gerilim;

V = V_max.sinωt ise akım;

I = I_max.sin(ωt – π/2) olur.

Örnek:

Yukarıdaki devrede maksimum akımı ve akımın anlık değerini hesaplayınız.

Çözüm:

Endüktif reaktansı hesaplayalım.

XL = 2. 3,14.50.15.10^-3 

XL = 4,7 Ω

Maksimum akım,

I_max = 31,9 A

I_max ≅ 32 A

Akımın anlık değeri,

I= I_max.Sin(ωt – π/2)

I = 32sin(ωt – π/2)

I akımının her hangi bir t anındaki değeri yukarıdaki eşitlikte yerine konularak I akımı hesaplanabilir.

L devresinin Gerilim – Akım Grafiği

L devresinde akım gerilimin 90° gerisindedir. Akım ve gerilimin zamana bağlı grafiği aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Alternatif Akım R Devresi

Alternatif Akım C Devresi

SANATSAL BİLGİ

19/04/2017