Fleming’in Sağ El Kuralı Nedir? İndüklenen Akımın Yönünü Kolayca Bulma

2

Fleming’in Sağ El Kuralı nedir, nasıl kullanılır? İndüklenen akımın yönünün bulunması nasıl yapılır? Elektromanyetik indüklenme hakkında açıklama.

Fleming’in Sağ El Kuralı

Gece bisiklet sürerken farlarınızı kullanmak için dinamoyu çalıştırdığınız olmuştur. Dinamoda tırtıklı bir çubuk, tekerleğe sürtünerek iki ampul için gerekli olan gerilimi üretir. Bisikleti daha hızlı sürerseniz farlarınız daha parlak ışık yayar. Bu, dinamoda akım indüklendiği için olur. Bu akımın yönü de Fleming’in ünlü sağ el kuralıyla bulunur.

Elektromanyetik indüksiyon, elektrik ve manyetik alanların değişik biçimleri arasında geçiş yapmak için kullanılabilir. Bir elektrik şebekesinde iletilen enerjinin kontrol edilmesini sağlayan transformatörlerde ya da yolculuklarda yanımızda taşıdığımız adaptörlerde veya bisiklet dinamolarında hep indüklemeden yararlanılır. Sarılı bir kablonun (bobinin) üstünden değişen bir manyetik alan geçirildiğinde, kablonun içindeki yüklerin üzerinde bir kuvvet oluşur. Bu kuvvet onları harekete geçirir ve böylece bir elektrik akımı oluşturur.

Fleming Sağ El Kuralı

Dinamonun küçük metal kabının içinde bir mıknatıs ve bir bobin vardır. Kabın dışına taşan tırtıklı çubuk, tekerleğin dönmesiyle birlikte bobinin içinde yer alan mıknatısı döndürmeye başlar. Dönen mıknatıs değişen bir manyetik alan yaratır. Böylece kablodaki yükler de (elektronlar) hareket etmeye başlar ve bir elektrik akımı oluşur. Bobinde elektromanyetik indüksiyon olgusu ile akım oluşturuldu veya “akım indüklendi” denir.

Başparmak kuralı

İndüklenen akımın yönünü bulmak için İskoç mühendis John Ambrose Fleming’in adından hareketle “Fleming’in sağ el kuralı” olarak anılan kural kullanılır. Sağ elinizi uzatın ve başparmağınız yukarıyı, işaret parmağınız ileriyi ve orta parmağınız da sol yanınızı gösterecek ve üçü de birbirine dik olacak şekilde açın. Başparmağınızın gösterdiği yönde, yani yukarı doğru hareket eden bir iletken, işaret parmağınızın yönünde bir manyetik alanın etkisinde kalırsa, iletkene orta parmağınızın gösterdiği yönde akan bir akım indüklenir. Üçü de birbirine diktir. Bu basit kural kolayca akılda tutulabilir.

Bobini daha sıkı sararsak kablonun uzunluğu boyunca manyetik alan daha çok kez yön değiştirir, böylece indüklenen akım miktarını arttırılabilir. Veya mıknatısı daha hızlı hareket ettirirsek de artar. Bisikleti daha hızlı sürünce dinamonun daha parlak ışık vermesi bundandır. Birbirlerine göre hareket ettikleri sürece hareket edenin mıknatıs ya da bobin olması fark etmez.

Değişen manyetik alan ile onun indüklediği kuvvet arasındaki ilişki, Fa-raday yasasında gösterilir. İndüklenen kuvvet, elektromotif kuvvet olarak adlandırılır ve bobindeki sarım sayısı ile “manyetik akı”nın değişim hızının çarpımına eşittir. Manyetik akı ise manyetik alanın gücü ve bobinin yüzey alanıyla artar, indüklenen akım her zaman kendisini oluşturan manyetik alana zıt yönde bir alan oluşturacak şekilde akar. Bu durum Lenz yasası olarak bilinir. Eğer böyle olmasaydı, o zaman sistem kendi gücünü giderek yükseltirdi ve bu da enerjinin korunumuna aykırı olurdu.

faraday kafesi

Faraday

Elektromanyetik indüklemeyi 1830’lu yıllarda Michael Faraday keşfetmiştir. İngiliz fizikçi Faraday elektrikle yaptığı deneyleriyle ünlüydü. Cıvanın içine yerleştirilen mıknatısların döndüğünü göstererek elektrik motorunun ilkesini ortaya koymakla kalmamış, aynı zamanda ışığın da manyetik alandan etkilendiğini göstermiştir. Polarize ışık düzlemini mıknatısla döndürerek ışığın kendisinin de elektromanyetik olması gerektiği sonucuna varmıştır.

Faraday’den önce biliminsanları değişik durumlarda açığa çıkan birçok elektrik türü olduğuna inanıyordu. Tüm elektrik türlerinin aslında yüklerin hareketini temel alan bir çerçevede tanımlanabileceğini gösteren Faraday oldu. Faraday matematikçi değildi ve kendisine “matematik cahili” bile denmişti. Elektrik ve manyetik alanlar üzerine olan düşünceleri, bir başka İngiliz fizikçi James Clerk Maxwell tarafından ele alındı. Maxwell onun fikirlerinden yola çıkarak modern fiziğin temellerinden sayılan dört ünlü denklemini türetti.

Depolanmış yük

Faraday’in adı, kapasitörlerde kullanılan elektrik yük birimine “Farad” olarak verilmiştir. Kapasitör, elektrik yüklerini geçici olarak depolayan ve elektrik devrelerinde yaygın kullanılan bir elemandır. Örneğin tek kullanımlık fotoğraf makinelerinin flaşlarında yük depolamak için (siz ışığın hazır olmasını beklerken) kapasitör kullanılır. Deklanşöre bastığınızda kapasitördeki yük, parlak ışığı üretmek için salıverilir. Normal pillerle bile kapasitörlerde yüzlerce voltluk gerilim biriktirilebilir. Fakat yanlışlıkla kapasitöre dokunursanız pek hoş olmayan bir şok yaşayabilirsiniz.

En basit kapasitör, aralarında hava olan iki paralel metal levhadan oluşsa da her türlü malzeme bu iş için kullanılabilir. Yeter ki iki tarafındaki levhalar iletken, yani yük tutabilen malzemeden, aralarındaki madde de yalıtkan malzemeden yapılmış olsun. 18. yüzyılda elektrik yükü depolamak için kullanılan ilk aygıtlar “Leyden kavanozu” denen ve iç yüzleri metalle kaplı cam kavanozlardı. Günümüzde alüminyum folyo, niyobyum, kağıt, polyester ve teflon gibi malzemeler kullanılıyor. Bir kapasitör ve pil birbirine bağlandığında levhalarda zıt yükler birikir. Pil kapatıldığında yükler serbest kalır ve bir akım oluşur. Akım giderek azalır, çünkü yük farkı azaldığından üzerindeki “basınç” düşer. Kapasitörlerin dolması ve boşalması zaman aldığı için bir devredeki yük akışını önemli ölçüde geciktirebilirler. Genellikle kapasitörler indüklenmiş akım üreten bobin gibi indüktörlerle birlikte, yük akışının ileri geri salındığı devrelerde kullanılır.

trafo

Transformatörler

Elektromanyetik indüksiyon, dinamo ve motorların yanı sıra transformatörlerde de kullanılır. Transformatörlerde önce değişken bir manyetik alan üretilir, sonra bu alan yakındaki bir bobinde elektrik akımı indüklemek için kullanılır. Basit bir transformatör, üzerinde iki ayrı kablo sarımı olan manyetik bir halkadan oluşur. Birinci kablo sarımına değişken bir elektrik alan uygulanır. Bu, mıknatısın içinde değişken bir manyetik alan yaratır. Değişken manyetik alan ise ikinci sarımda yeni bir akım indükler.

Faraday yasasına göre indüklenen akımın miktarı, kablonun sarım sayısına bağlıdır. Dolayısıyla transformatörler istenen çıkış akımına göre tasarlanabilir. Elektriğin ulusal elektrik şebekesine yüksek gerilim ve düşük akımla verilmesi daha verimlidir. Transformatörler şebekenin her iki ucunda da yer alır. Bunlar sayesinde önce dağıtım için gerilim yükseltilip akım düşürülür, sonra da evlerde kullanılması için gerilim düşürülüp akım yükseltilir. Bilgisayar şarj aletine veya adaptörüne dokunduysanız ısındığını, hatta bazen hafif bir uğultu çıkardığını fark etmişsinizdir. Çünkü transformatörler yüzde yüz verimli değildir; çalışırken ısı, ses ve titreşim şeklinde enerji kaybederler.


2 yorum

  1. Primer, seconder yerine neden Birincil, İkincil demezler hep merak etmişimdir. Ve diğer İngilizce kelimeleri hiç saymıyorum bile. Sonra yav biz neden uçak, motor, araba üretemedik diye ağlaşıp dururlar.

    • Nasıl ki Türkiye diışında yoğurt aynı kelime ve anlam ile ifade ediliyorsa bundaki mantık ta aynı. Ya da behçet hastalığının tanı ve tedavisini bulan Prof. Dr. Hulusi Behçet’in adının hastalığa verilmesi gibi. Global terimlere milliyetçi yaklaşımlar genel anlamı ortadan kaldırabilir. sosyal alanlarda belki dediğiniz doğru olabilir, diyalog ile insanlar birbirini zamanla anlar ama olay bilim ve teknolojiye geldiğinde 2×2 her dilde 4’e eşittir. Buna da biraz empati ile yaklaşmak gerektiğini düşünüyorum.

Bir Yorum Yazmak İster misiniz?