İndüksiyon ve Öz İndüksiyon Akımı Hocalara Geldik

İNDÜKSİYON AKIMI

1831 yılında Michael Faraday ve Joseph Henry tarafından gerçekleştirilen deneyler manyetik alanın şiddetini değiştirerek devrede bir elektromotor kuvvetin ve dolayısıyla bir akımın oluşturulabileceğini ortaya koymuştur. Manyetik alanın şiddetini değiştirmek aynı zamanda manyetik akıyı da değiştirdiğinden akı değişimi sağlanarak elektrik akımı oluşturulabilir.

Mıknatıs halkaya yaklaştırılıp uzaklaştırıldığında halka içindeki manyetik alan çizgi sayısı ve buna bağlı olarak manyetik akı değişir. Bu durumda lambanın ışık verdiği gözlenir. Halka içerisindeki manyetik akı değişimi halka üzerinde elektrik akımı oluşmasını sağlar. Akımın oluşması devrede bir elektromotor kuvvet oluştuğunun göstergesidir. Manyetik akı değişimi ile oluşan akıma indüksiyon akımı, oluşan elektromotor kuvvete de indüksiyon elektromotor kuvveti denir.

Mıknatısın halkaya yaklaştırılıp uzaklaştırılması işlemi ne kadar hızlı yapılırsa lambanın parlaklığı ve voltmetrenin gösterdiği değer hızla doğru orantılı olarak artar. Manyetik akı değişimi ne kadar hızlı ise hem indüksiyon akımı hem de indüksiyon elektromotor kuvveti o kadar büyük olur. O hâlde indüksiyon akımı ve indüksiyon elektromotor kuvveti manyetik akı değişim hızıyla doğru orantılıdır.

Değişen manyetik akı sonucunda oluşan indüksiyon elektromotor kuvvetinin yönü Lenz Yasası ile belirlenir. İndüksiyon akımının oluşturduğu manyetik alan, indüksiyon akımını meydana getiren manyetik akı değişimine karşı koyacak yönde oluşur. Manyetik akı artarsa indüksiyon akımının oluşturduğu manyetik alan, manyetik akıyı azaltacak yönde oluşurken manyetik akı azalırsa indüksiyon akımının oluşturduğu manyetik alan, manyetik akıyı arttıracak yönde oluşur.

Dikdörtgen şeklindeki iletken tel çerçeve sabit V hızıyla hareket ederek yönü sayfa düzleminden içeri doğru, B manyetik alandan geçmektedir (Şekil 2.61). Çerçeve manyetik alana tamamen girene kadar çerçeveden geçen manyetik akı zamanla artar. Bu durumda çerçeve üzerinde artan manyetik akının azalmasını sağlayacak şekilde indüksiyon akımı oluşur. Bunun için sayfa düzleminden içeriye doğru olan B manyetik alanına karşı sayfa düzleminden dışarıya doğru bir manyetik alan oluşur. Sağ el kuralına göre zıt yönde bir manyetik alan oluşması için çerçeve üzerinden geçen akımın yönü I. durumdaki gibi olmalıdır. II. durumdaki gibi çerçevenin tamamı manyetik alan içinde hareketli iken çerçevedeki manyetik akı değişmez. Manyetik akı değişimi olmadığı için çerçeve üzerinde indüksiyon akımı oluşmaz. Çerçeve manyetik alandan çıkmaya başladığı andan tamamen çıkana kadar çerçeveden geçen manyetik akı zamanla azalır. Bu durumda çerçeve üzerinde azalan manyetik akının artmasını sağlayacak şekilde indüksiyon akımı oluşur. Bu durumda B manyetik alanıyla aynı yönde bir manyetik alan oluşturur. Sağ el kuralına göre sayfa düzleminden içeriye doğru bir manyetik alan oluşması için çerçeve üzerinden geçen akımın yönü III. durumdaki gibi olmalıdır.

Sayfa düzlemindeki çubuk mıknatısın önüne, sayfa düzlemine dik bir halka yerleştirildiğinde halka içerisinden manyetik akı geçer. Ancak manyetik akı değişimi olmadığı için halka üzerinde bir indüksiyon akımı oluşmaz (Şekil 2.62.a). Çubuk mıknatıs +x yönünde sabit V hızıyla halka içerisinden geçerek uzaklaştırıldığında halka yüzeyinde manyetik akı değişimi olur. Mıknatıs, halkaya yaklaşırken manyetik akı artar. Halka üzerinde manyetik akıyı azaltacak şekilde indüksiyon akımı oluşur. Başlangıçta mıknatısın halkanın merkezinde oluşturduğu manyetik alan +x yönündedir. İndüksiyon akımını oluşturacak manyetik alan -x yönünde olmalıdır. Sağ el kuralı uygulandığında indüksiyon akımının 2 yönünde oluştuğu bulunur. Mıknatıs halkadan uzaklaşırken halkadan geçen manyetik akı azalır. Böylece indüksiyon akımı 1 yönünde oluşur (Şekil 2.62.b).

Hareketli yüklere etki eden manyetik kuvvet, manyetik alan şiddeti ve iletken telin hızı arttıkça artar. İletken telin manyetik alandaki hızının artması ile telde bulunan yüklere daha büyük bir kuvvet etki eder. Bu durumda daha fazla yük hareketi gözleneceği için oluşan indüksiyon elektromotor kuvvet de artar. Aynı zamanda telin manyetik alan içindeki uzunluğu artarsa manyetik kuvvetten etkilenen yük miktarı da artacaktır. Bu durumda daha fazla yük hareketi oluşacağı için oluşan indüksiyon elektromotor kuvvet de artar

ÖZ-İNDÜKSİYON AKIMI

Bir akım makarasından akım geçirildiğinde makaranın merkez ekseninde sabit bir manyetik alan oluşur. Devreden geçen akımın değiştirilmesi ile manyetik alanın şiddeti de değişir. Bu durumda akım makarasının içinde manyetik akı değişimi gerçekleşir. Devredeki akım değişiminin neden olduğu bu akıma öz-indüksiyon akımı denir.