Manyetik alanın bir özelliğinin ne olduğunu anlamak için birçok olgunun tanımlanması gerekir. Aynı zamanda, nasıl ve neden göründüğünü önceden hatırlamanız gerekir. Manyetik alanın güç özelliğinin ne olduğunu bulun. Böyle bir alanın sadece mıknatıslarda oluşabilmesi de önemlidir. Bu bakımdan dünyanın manyetik alanının özelliklerinden bahsetmekten zarar gelmez.
Alanın Ortaya Çıkışı
Önce, alanın görünümünü tanımlamalıyız. Bundan sonra manyetik alanı ve özelliklerini tanımlayabilirsiniz. Yüklü parçacıkların hareketi sırasında ortaya çıkar. Özellikle iletken iletkenler üzerinde hareketli elektrik yüklerini etkileyebilir. Manyetik alan ile hareketli yükler veya akımın içinden geçtiği iletkenler arasındaki etkileşim, elektromanyetik denilen kuvvetler nedeniyle gerçekleşir.
Manyetik alanın yoğunluğu veya güç özelliğimanyetik indüksiyon kullanılarak belirli bir uzaysal nokta belirlenir. İkincisi B. sembolü ile gösterilir.
Alanın grafik gösterimi
Manyetik alan ve özellikleri, endüksiyon çizgileri kullanılarak grafiksel olarak gösterilebilir. Bu tanıma, herhangi bir noktada teğetleri manyetik indüksiyonun y vektörünün yönü ile çakışacak olan çizgiler denir.
Bu çizgiler manyetik alanın özelliklerine dahildir ve yönünü ve yoğunluğunu belirlemek için kullanılır. Manyetik alanın yoğunluğu ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla veri çizgisi çizilecektir.
Manyetik çizgiler nelerdir
Akım ile düz iletkenlerdeki manyetik çizgiler, merkezi bu iletken ekseninde bulunan eşmerkezli bir daire şeklindedir. Akım ile iletkenlerin yakınındaki manyetik çizgilerin yönü, kulağa şöyle gelen gimlet kuralı ile belirlenir: gimlet, iletkene akım yönünde vidalanacak şekilde yerleştirilmişse, o zaman dönme yönü tutamak, manyetik çizgilerin yönüne karşılık gelir.
Akım olan bir bobin için, manyetik alanın yönü de gimlet kuralı tarafından belirlenir. Ayrıca solenoidin dönüşlerinde kolu akım yönünde döndürmek gerekir. Manyetik indüksiyon çizgilerinin yönü, çarkın öteleme hareketinin yönüne karşılık gelecektir.
Tekdüzelik ve homojen olmama tanımı, manyetik alanın temel özelliğidir.
Eşit koşullar altında bir akım tarafından oluşturulur, alanBu maddelerdeki farklı manyetik özellikler nedeniyle farklı ortamlarda yoğunluğu farklı olacaktır. Ortamın manyetik özellikleri, mutlak manyetik geçirgenlik ile karakterize edilir. Metre başına tavuk cinsinden ölçülür (g/m).
Manyetik alanın özelliği, manyetik sabit olarak adlandırılan vakumun mutlak manyetik geçirgenliğini içerir. Ortamın mutlak manyetik geçirgenliğinin sabitten kaç kat farklı olacağını belirleyen değere bağıl manyetik geçirgenlik denir.
Maddelerin manyetik geçirgenliği
Bu boyutsuz bir miktardır. Geçirgenlik değeri birden küçük olan maddelere diyamanyetik denir. Bu maddelerde alan, vakumdakinden daha zayıf olacaktır. Bu özellikler hidrojen, su, kuvars, gümüş vb. maddelerde bulunur.
Manyetik geçirgenliği birden fazla olan ortamlara paramanyetik denir. Bu maddelerde alan, boşluktan daha güçlü olacaktır. Bu ortam ve maddeler arasında hava, alüminyum, oksijen, platin bulunur.
Paramanyetik ve diamanyetik maddeler söz konusu olduğunda, manyetik geçirgenliğin değeri, harici, mıknatıslama alanının voltajına bağlı olmayacaktır. Bu, belirli bir madde için değerin sabit olduğu anlamına gelir.
Ferromıknatıslar özel bir gruba aittir. Bu maddeler için manyetik geçirgenlik birkaç bin veya daha fazlasına ulaşacaktır. Mıknatıslanma ve manyetik alanı büyütme özelliğine sahip olan bu maddeler elektrik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Alan gücü
Manyetik alanın özelliklerini belirlemek için manyetik indüksiyon vektörüyle birlikte manyetik alan şiddeti adı verilen bir değer kullanılabilir. Bu terim, harici manyetik alanın yoğunluğunu belirleyen bir vektör miktarıdır. Her yönde aynı özelliklere sahip bir ortamdaki manyetik alanın yönü, yoğunluk vektörü alan noktasındaki manyetik indüksiyon vektörü ile çakışacaktır.
Ferromıknatısların güçlü manyetik özellikleri, içlerinde küçük mıknatıslar olarak gösterilebilecek rastgele mıknatıslanmış küçük parçaların varlığı ile açıklanır.
Manyetik alan olmadan, bir ferromanyetik madde belirgin manyetik özelliklere sahip olmayabilir, çünkü alan alanları farklı yönler alır ve toplam manyetik alanları sıfırdır.
Manyetik alanın ana özelliklerine göre, eğer bir ferromıknatıs harici bir manyetik alana, örneğin akımlı bir bobine yerleştirilirse, o zaman dış alanın etkisi altında, etki alanları dönecektir. dış alanın yönü. Ayrıca bobindeki manyetik alan artacak ve manyetik indüksiyon artacaktır. Dış alan yeterince zayıfsa, manyetik alanları dış alanın yönüne yaklaşan tüm alanların sadece bir kısmı ters dönecektir. Dış alanın gücü arttıkça, döndürülen alanların sayısı artacak ve dış alan voltajının belirli bir değerinde, manyetik alanların dış alan yönünde yer alması için hemen hemen tüm parçalar döndürülecektir. Bu duruma manyetik doygunluk denir.
Manyetik indüksiyon ve yoğunluk arasındaki ilişki
Ferromanyetik bir maddenin manyetik indüksiyonu ile harici bir alanın gücü arasındaki ilişki, manyetizasyon eğrisi adı verilen bir grafik kullanılarak gösterilebilir. Eğri grafiğinin bükülmesinde, manyetik indüksiyondaki artış hızı azalır. Gerilimin belirli bir seviyeye ulaştığı bir virajdan sonra doygunluk meydana gelir ve eğri hafifçe yükselir, yavaş yavaş düz bir çizgi şeklini alır. Bu bölümde, indüksiyon hala büyüyor, ancak oldukça yavaş ve sadece dış alanın gücündeki artıştan dolayı.
Gösterge verilerinin grafiksel bağımlılığı doğrudan değildir, bu da oranlarının sabit olmadığı ve malzemenin manyetik geçirgenliğinin sabit bir gösterge olmadığı, ancak dış alana bağlı olduğu anlamına gelir.
Malzemelerin manyetik özelliklerindeki değişiklikler
Ferromanyetik çekirdeğe sahip bir bobinde akımı tam doygunluğa yükseltirken ve sonra düşürürken, manyetizasyon eğrisi demanyetizasyon eğrisi ile çakışmayacaktır. Sıfır yoğunlukta, manyetik indüksiyon aynı değere sahip olmayacak, ancak artık manyetik indüksiyon adı verilen bir gösterge elde edecektir. Mıknatıslanma kuvvetinden manyetik indüksiyonun gecikmesi ile ilgili duruma histerezis denir.
Bobindeki ferromanyetik çekirdeği tamamen demanyetize etmek için, gerekli gerilimi yaratacak bir ters akım verilmesi gerekir. Çeşitli ferromanyetik içinmaddeler, çeşitli uzunluklarda bir segment gereklidir. Ne kadar büyükse, demanyetizasyon için o kadar fazla enerji gerekir. Malzemenin tamamen demanyetize olduğu değere zorlayıcı kuvvet denir.
Bobindeki akımın daha da artmasıyla, indüksiyon tekrar doygunluk indeksine yükselir, ancak manyetik çizgilerin farklı bir yönü ile. Ters yönde demanyetize edildiğinde, artık indüksiyon elde edilecektir. Kalıntı manyetizma fenomeni, yüksek kalıntı manyetizması olan maddelerden kalıcı mıknatıslar oluşturmak için kullanılır. Yeniden mıknatıslanma özelliğine sahip malzemeler, elektrikli makineler ve cihazlar için çekirdek oluşturmak için kullanılır.
Sol el kuralı
Akım ile bir iletkeni etkileyen kuvvet, sol elin kuralı tarafından belirlenen bir yöne sahiptir: bakire elin avuç içi, manyetik çizgiler içine girecek şekilde yerleştirildiğinde ve dört parmak uzatıldığında iletkendeki akım yönünde, bükülmüş başparmak kuvvetin yönünü gösterir. Bu kuvvet, indüksiyon vektörüne ve akıma diktir.
Manyetik alanda hareket eden akım taşıyan bir iletken, elektrik enerjisini mekanik enerjiye çeviren bir elektrik motorunun prototipi olarak kabul edilir.
Sağ el kuralı
İletkenin bir manyetik alanda hareketi sırasında, içinde manyetik indüksiyon, ilgili iletkenin uzunluğu ve hareketinin hızı ile orantılı bir değere sahip bir elektromotor kuvvet indüklenir. Bu bağımlılığa elektromanyetik indüksiyon denir. saatİletkende indüklenen EMF'nin yönünü belirlemek için sağ el kuralı kullanılır: sağ el soldan örnekte olduğu gibi yerleştirildiğinde, manyetik çizgiler avuç içine girer ve başparmak yönünü gösterir. iletkenin hareketi, uzanmış parmaklar indüklenen EMF'nin yönünü gösterir. Harici bir mekanik kuvvetin etkisi altında manyetik akı içinde hareket eden bir iletken, mekanik enerjinin elektrik enerjisine dönüştürüldüğü bir elektrik jeneratörünün en basit örneğidir.
Elektromanyetik indüksiyon yasası farklı şekilde formüle edilebilir: kapalı bir devrede, bu devre tarafından kapsanan manyetik akıdaki herhangi bir değişiklikle bir EMF indüklenir, devredeki EFE sayısal olarak değişim hızına eşittir bu devreyi kaplayan manyetik akı.
Bu form ortalama bir EMF göstergesi sağlar ve EMF'nin manyetik akıya değil, değişim hızına bağımlılığını gösterir.
Lenz Yasası
Lenz yasasını da hatırlamanız gerekir: Devreden geçen manyetik alandaki bir değişikliğin indüklediği akım, manyetik alanı bu değişikliği engeller. Bobinin dönüşleri farklı büyüklükteki manyetik akılarla delinirse, tüm bobin üzerinde indüklenen EMF, farklı dönüşlerdeki EMF'nin toplamına eşittir. Bobinin farklı dönüşlerinin manyetik akılarının toplamına akı bağlantısı denir. Bu miktarın yanı sıra manyetik akı ölçüm birimi weber'dir.
Devredeki elektrik akımı değiştiğinde, onun oluşturduğu manyetik akı da değişir. Aynı zamanda, elektromanyetik indüksiyon yasasına göre, içerideiletken, bir EMF indüklenir. İletkendeki akımdaki bir değişiklikle bağlantılı olarak ortaya çıkar, bu nedenle bu fenomene kendi kendine indüksiyon denir ve iletkende indüklenen EMF'ye kendi kendine indüksiyon EMF denir.
Akı bağlantısı ve manyetik akı yalnızca akımın gücüne değil, aynı zamanda belirli bir iletkenin boyutuna ve şekline ve çevreleyen maddenin manyetik geçirgenliğine de bağlıdır.
İletken endüktansı
Orantılılık katsayısına iletkenin endüktansı denir. Bir iletkenin, içinden elektrik geçtiğinde akı bağlantısı oluşturma yeteneğini ifade eder. Bu, elektrik devrelerinin ana parametrelerinden biridir. Belirli devreler için endüktans bir sabittir. Konturun boyutuna, konfigürasyonuna ve ortamın manyetik geçirgenliğine bağlı olacaktır. Bu durumda devredeki akım şiddeti ve manyetik akı önemli olmayacaktır.
Yukarıdaki tanımlar ve fenomenler, manyetik alanın ne olduğuna dair bir açıklama sunar. Bu fenomeni tanımlamanın mümkün olduğu manyetik alanın ana özellikleri de verilmiştir.
