Michael Faraday, bilim dünyasına büyük katkıları olan bir bilim adamıydı. Bu bilim adamı sayesinde, günümüzde kullandığımız unsurların çoğu, Faraday yasası. Elektromanyetik indüksiyon, manyetik alandaki bir değişiklikle bir elektrik akımının indüklenebildiği bir süreçtir. Bu elektromanyetik indüksiyon, doğrudan Faraday yasasıyla ilgilidir.
Bu yazıda size Faraday yasasının tüm özelliklerini ve önemini anlatacağız.
temel özellikleri
Bir manyetik alan içinde hareket deneyimleyen farklı türden kuvvetler vardır. Geçen bir telin yaşadığı kuvvet bir dere, Faraday yasasının klasik bir örneğidir. Bu durumda elektrik akımının geçtiği telin yaşadığı kuvvet, hareket halindeki veya manyetik alanın varlığında bulunan elektronlardan kaynaklanır. Bu süreç aynı zamanda tam tersi şekilde gerçekleşir. Bir teli manyetik bir alandan geçirebilir veya manyetik alanın büyüklüğünü zamanla değiştirebiliriz ve bu bir akımın akmasına neden olabilir.
Elektromanyetik indüksiyonu tanımlayabilmek için en önemli yasa Faraday yasasıdır. Tarafından keşfedildi Michael Faraday ve zamanla değişen bir manyetik alan ile değişiklikler tarafından yaratılan elektrik alan arasındaki ilişkiyi nicelendirir. Faraday yasasına bakarsak, şu ifadeye sahip olduğunu görürüz:
"Kapalı bir devrede indüklenen voltaj, devrenin kendisi bir kenar olarak herhangi bir yüzeyden geçen manyetik akının zamanındaki değişim hızı ile doğru orantılıdır."
Faraday yasasının gösterilmesi
Faraday yasasının ne dediğini bir örnekle göstereceğiz. Faraday'ın deneyini gözden geçirelim. Burada, küçük bir bobine elektrik akımı sağlamaktan sorumlu bir pilimiz var. Bu elektrik akımı geçişiyle bobinin dönüşleriyle bir manyetik alan yaratılır. Bobinde kendi ekseni üzerine sarılan metal halatlar bulunmaktadır. Bobin daha büyük olanın içine ve dışına hareket ettiğinde, bobin içinde bir voltaj oluşturan bir manyetik alana sahiptir. Bu voltaj bir galvanometre ile ölçülebilir.
Bu deneyden Faraday yasası formüle edilebilir ve çok sayıda sonuç çıkarılabilir. Bu deneyin tüm sonuçları elektrik enerjisi üretimi ile ilgiliydi ve bugün sahip olduğumuz en modern elektrik kullanımı için kullanılan Lenz yasasının anahtarıydı.
Michael Faraday'ın bu yasayı oluşturduğu hikayesine kısaca bakalım. Bu bilim adamının Elektrik ve manyetizma hakkındaki merkezi fikirlerin yaratıcısıydı. Hayatını bu bilimsel alanda araştırmaya adadı. Oersted olarak bilinen Danimarkalı bir fizikçi, elektrik ve manyetizma arasındaki ilişkiyi ampirik olarak gösterebildiğinde büyük ölçüde heyecanlandı. Bu, 1820 yılında gerçekleşti. Bu deneyde, akım ileten bir telin tamamen mıknatıslanmış bir iğneyi hareket ettirebildiğini ve pusulanın içinde olduklarını doğrulayabildi.
Faraday birden fazla deney tasarlayabildi. Bunlardan biri, iki telli solenoidin bir demir halkanın etrafına sarılmasıydı. Elektrik ve manyetizma arasındaki ilişkiyi kontrol etmek için, bir anahtar aracılığıyla solenoidlerden birinden bir elektrik akımı geçirdi. Akım diğerinde indüklendi. Faraday, elektrik akımlarının görünümünü zamanla meydana gelen manyetik akıdaki değişikliklere bağladı.
Sonuç olarak ve bu deney sayesinde Michael Faraday, manyetik alanlar ve elektrik alanlar arasındaki ilişkiyi gösterebildi. Tüm bunlardan, Maxwell yasalarının sonraki ifadelerinin bir parçası haline gelen büyük miktarda bilgi ortaya çıkar.
Faraday kanunu formülü ve örnekleri
Manyetik alanlar ve elektrik alanlar arasındaki ilişkiyi kurmak için aşağıdaki formül önerilir.
EMF (Ɛ) = dϕ / dt
EMF veya Ɛ, indüklenen Elektromotor Kuvveti (voltaj) temsil ettiğinde ve dϕ / dt, manyetik akının ϕ zamansal değişim oranıdır.
Elektrikli fırınlar gibi günlük nesneler, Faraday yasası ile mümkün kılınmıştır. Faraday yasasının günlük yaşamdaki uygulamalarının bazı örneklerini göreceğiz. Biz biliyoruz ki pratik olarak bugün sahip olduğumuz tüm elektrik teknolojisi Faraday yasasına dayanmaktadır.. Özellikle jeneratör, transformatör ve elektrik motorları gibi tüm elektrikli aletler açısından önemlidir. Bir örnek verelim: doğru akım motoru üretebilmek için, bilgi temel olarak bir mıknatısın uçlarında dönen bir bakır diskin kullanımına dayanıyordu. Bu dönme hareketi sayesinde doğru akım üretilebilir.
Bu ilkeden, bir transformatör, bir alternatif akım jeneratörü, bir manyetik fren veya bir elektrikli ocak gibi karmaşık nesnelerin tüm icadı türetilmiştir.
Endüksiyon ve manyetik kuvvet arasındaki bağlantı
Faraday yasasının teorik temelinin oldukça karmaşık olduğunu biliyoruz. Yüklü bir parçacık üzerindeki manyetik kuvvet ile var olan bağlantının kavramsal anlayışını bilmek oldukça basittir. Örneğin, hareketli bir telin yükü. Elektriksel indüksiyon ve manyetik kuvvet arasındaki bağlantıyı açıklamaya çalışacağız. Bir telin içinde hareket etmekte serbest olan bir elektron düşünürüz. Ardından teli dikey bir manyetik alana yerleştirip alana dik yönde hareket ettiriyoruz. Bunun hareketinin sabit bir hızda olması önemlidir.
Telin her iki ucu bir spiral oluşturacak şekilde birbirine bağlanacaktır. Bağlanması sayesinde ve bu şekilde teldeki elektrik akımını üretmek için yapılan tüm işlerin telin direncinde ısı olarak dağıtılacağını garanti ederiz. Şimdi, bir kişinin teli manyetik alan boyunca sabit bir hızla çektiğini varsayalım. Teli çekerken kuvvet uygulamalıyız, böylece sabit manyetik alan kendi başına çalışamaz. Ancak kuvvetin yönünü değiştirebilirsiniz. Uyguladığımız kuvvetin bir kısmı yeniden yönlendirilerek telin içinden geçen elektron üzerinde bir elektromotor kuvveti oluşmasına neden olur. Bir elektrik akımını oluşturan bu sapmadır.
Umarım bu bilgilerle Faraday yasası ve özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.