ELEKTROMIKNATIS NEDİR ?
Elektromıknatıs nedir ? Manyemotor kuvveti nedir ? Elektromıknatısın manyetik gücü nedir ? Manyetik alan gücü nedir ? Elektromıknatıs nasıl çalışır ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Elektromıknatıs nedir adlı yazımızla karşınızdayız.
Başlayalım.
ELEKTROMIKNATIS
Şimdi, önceki derslerden düz akım taşıyan bir iletkenin, uzunluğu boyunca tüm noktalarında kendi etrafında dairesel bir manyetik alan ürettiğini ve bu manyetik alanın dönme yönünün, iletkenden, sol el kuralına göre de bulabileceğimiz, geçen akım yönüne bağlı olduğunu biliyoruz.
Elektromanyetizma ile ilgili son derste, iletkeni tek bir ilmek halinde bükersek, akımın saatin tersi bir alan ve yan yana saat yönünün tersine bir alan üreten ilmek boyunca akımın ters yönde akacağını gördük.
Elektromıknatıs bu prensibi, tek bir bobin üretmek için manyetik olarak birleştirilmiş birkaç ayrı ilmeğe sahip olarak kullanır.
Elektromıknatıslar temel olarak, bir elektrik akımı bobinden geçtiğinde belirgin bir kuzey ve güney kutbuna sahip çubuk mıknatıslar gibi davranan tel bobinleridir.Her bir bobin halkası tarafından üretilen statik manyetik alan komşusu ile birlikte, bobinin ortasındaki son derste baktığımız tek tel halkası gibi konsantre olan birleşik manyetik alan ile toplanır.
Bir ucunda kuzey kutbu ve diğer ucunda güney kutbu ile sonuçlanan statik manyetik alan tekdüzedir ve bobinin merkezinde dış çevresinden çok daha güçlüdür.
Bir Elektromıknatıs Çevresindeki Kuvvet Hatları
Burada üretilen manyetik alan, kendine özgü kuzey ve güney kutbuna sahip olan bir çubuk mıknatıs şeklinde gerilir ve akı, bobinde akan akım miktarıyla orantılıdır.Eğer aynı akım akan ve aynı bobin üzerine ilave tel katmanları sarılırsa, manyetik alan kuvveti artacaktır.
Bu nedenle, herhangi bir manyetik devredeki mevcut akı miktarının, içinden geçen akım ve bobin içindeki tel dönüşlerinin sayısı ile doğru orantılı olduğu görülebilir.
Bu ilişki manyetomotor kuvveti veya m.m.f olarak adlandırılır ve şöyle tanımlanır:
Manyetomotor Kuvveti (m.m.f) = I x N
Manyetomotor kuvveti bir akım olarak ifade edilir, N kadar dönüş ile bobinden akar.Bu nedenle, bir elektromıknatısın manyetik alan kuvveti, bobinin amper dönüşleri ile bobin içindeki tel dönüşleri arttıkça manyetik alanın kuvveti artar.
Elektromıknatısın Manyetik Gücü
Artık iki bitişik iletkenin akım taşıdığını biliyoruz, mevcut akımın yönüne göre manyetik alanlar belirlenmekte.
İki alanın sonuç olarak ortaya çıkan etkileşimi, iki iletken tarafından mekanik bir kuvvetin yaşanacağı şekildedir.
Akım aynı yönde (bobinin aynı tarafı) akarken, iki iletken arasındaki alan zayıftır, resimde gösterildiği gibi bir çekim kuvvetine neden olur.Benzer şekilde, akım ters yönlerde akarken, aralarındaki alan yoğunlaşır ve iletkenler itmeye başlar.
Bu alanın iletken etrafındaki yoğunluğu, iletkenlerin yanında bulunan en güçlü noktası ve kademeli olarak iletkenlerden daha da zayıflayacak şekilde, onunla olan mesafeyle orantılıdır.Tek bir düz iletken olması durumunda, akan akım ve ondan olan uzaklık, alanın yoğunluğunu düzenleyen faktörlerdir.
Bu nedenle “Manyetik Alan Gücü” nü hesaplamak için kullanılan formül, bazen uzun düz akım taşıyan bir iletkenin “Mıknatıslanma Kuvveti” olarak adlandırılır ve içinden geçen akımdan ve uzaklıktan elde edilir.
Elektromıknatıslar için Manyetik Alan Gücü
Burada:
Telin bobini için : H = (I x N)/L
Düz iletken için : H = I / (2πr)
H – Amper-tur / metre, At/m cinsinden manyetik alanın kuvvetidir.
N – bobinin dönüş sayısı
I – Bobin içinden amper olarak geçen akımdır, A
L – Bobinin metre cinsinden uzunluğu, m
Daha sonra özetlemek gerekirse, bir bobin manyetik alanının gücü veya yoğunluğu aşağıdaki faktörlere bağlıdır.
Bobin içindeki telin dönüş sayısı.
Bobinde akan akımın miktarı.
Çekirdek materyalin türü.
Elektromıknatısın manyetik alan kuvveti, çekirdeğin ana amacı olarak kullanılan çekirdek malzemenin türüne de bağlıdır, manyetik akıyı iyi tanımlanmış ve tahmin edilebilir bir yolda konsantre etmek. Şimdiye kadar sadece hava çekirdekli (içi boş) bobinler göz önüne alındı, ancak diğer malzemelerin çekirdeğe (bobinin merkezi) sokulması, manyetik alanın gücü üzerinde çok büyük bir kontrol etkisine sahiptir.
Malzeme örneğin ahşap gibi manyetik değilse, hesaplama amacıyla çok düşük geçirgenlik değerlerine sahip oldukları için boş alan olarak kabul edilebilir.Bununla birlikte, çekirdek malzemesi demir, nikel, kobalt veya alaşımlarının herhangi bir karışımı gibi bir Ferromanyetik malzemeden yapılırsa, bobin etrafındaki akı yoğunluğunda önemli bir fark gözlenir.
Ferromanyetik malzemeler mıknatıslanabilir ve genellikle yumuşak demir, çelik veya çeşitli nikel alaşımlarından yapılmışlardır.Bu tür bir malzemenin bir manyetik devreye girmesi, manyetik akıyı daha konsantre ve yoğun hale getirecek şekilde yoğunlaştırma ve bobin içindeki akım tarafından oluşturulan manyetik alanı büyütme etkisine sahiptir.
Bunu, bir tel bobini büyük bir yumuşak demir çivinin etrafına sararak ve bir aküye gösterildiği gibi bağlayarak kanıtlayabiliriz.Bu basit deney, çok sayıda klips veya pim almamızı sağlar ve bobine daha fazla dönüş ekleyerek elektromıknatısı daha güçlü hale getirebiliriz.Manyetik alanın bu derece yoğunluğuna ya içi boş bir hava çekirdeği ya da çekirdeğe ferromanyetik maddeler sokmak suretiyle Manyetik Geçirgenlik denir.
Elektromıknatısların Geçirgenliği
Elektromıknatısta aynı fiziksel boyutlara sahip farklı malzemelerin çekirdekleri kullanılıyorsa, mıknatısın gücü kullanılan çekirdek malzemeye göre değişecektir.Manyetik kuvvetteki bu değişiklik, merkezi çekirdekten geçen akı çizgilerinin sayısı nedeniyledir.Eğer manyetik malzeme yüksek geçirgenliğe sahipse, akı çizgileri kolayca yaratılabilir ve merkezi çekirdek ve geçirgenlikten (μ) geçer ve çekirdeğin mıknatıslanabileceğinin bir ölçüsüdür.
Bir boşluğun geçirgenliği için verilen sayısal sabit şöyledir:
µo = 4.π.10-7 H/m
Boş alan geçirgenliği (vakum), genellikle bir değer ile verilir.Geçirgenlikle ilgili tüm hesaplamalarda referans olarak kullanılan bu değerdir ve tüm malzemelerin kendi geçirgenlik değerleri vardır.
Sadece farklı demir, çelik veya alaşımlı çekirdeklerin geçirgenliğini kullanmadaki problem, söz konusu hesaplamaların çok büyük olabilmesidir, bu nedenle malzemeleri göreceli geçirgenlikleriyle tanımlamak daha uygun olur.
Göreceli Geçirgenlik, sembol μr -> μ(mutlak geçirgenlik)’nun bir ürünüdür ve µo boş alan geçirgenliğidir ve şu şekilde verilir.
Göreceli geçirgenlik
μr = μ/μo = (Materyal akı yoğunluğu) / (Vakum akı yoğunluğu)
Boşluk alanından biraz daha az geçirgenliğe (vakum) sahip olan ve manyetik alanlara karşı zayıf, negatif bir duyarlılığa sahip olan malzemelerin doğada diamanyetik olduğu söylenir ; su, bakır, gümüş ve altın gibi.
Serbest alandan biraz daha büyük bir geçirgenliğe sahip olan ve kendilerini manyetik bir alan tarafından sadece hafifçe çeken bu malzemelerin, doğada olduğu gibi Paramanyetik olduğu söylenir; gazlar, magnezyum ve tantal.
Elektromıknatıs Örneği 1
Yumuşak bir demir çekirdeğin mutlak geçirgenliği 80 mili-henry m (80.10-3) olarak verilir.
Eşdeğer göreceli geçirgenlik değerini hesaplayın.
μr = μ/μo = 80×10-3 / 4xπx10-7 => 63,654 ya da 64×103
Çekirdekte ferromanyetik malzemeler kullanıldığında, alan kuvvetini tanımlamak için nispi geçirgenliğin kullanılması, kullanılan farklı malzeme türleri için manyetik alanın gücü hakkında daha iyi bir fikir verir.
Örneğin, bir vakum ve hava herhangi birisinin nispi geçirgenliğine sahiptir ve bir demir çekirdek için yaklaşık 500’dür, bu nedenle bir demir çekirdeğin alan kuvvetinin eşdeğer bir içi boş hava bobininden 500 kat daha güçlü olduğunu ve bu ilişkinin çok fazla olduğunu söyleyebiliriz.
0.628×10-3 H/m’den daha kolay anlaşılır (500.4.π.10-7).
Hava yalnızca bir geçirgenliğe sahip olabilirken, bazı ferrit ve permalloy malzemelerinin geçirgenliği 10.000 veya daha fazla olabilir.Bununla birlikte, manyetik akı arttıkça çekirdek yoğun bir şekilde doygun hale geldiğinden, tek bir bobinden elde edilebilecek manyetik alan kuvveti miktarında sınırlamalar vardır ve bu, B-H eğrileri ve histerezis ile ilgili bir yazımızda bahsedilecektir.
ELEKTROMIKNATIS NEDİR SONUÇ :
Bugün Elektromıknatıs nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Umuyorum faydalı bilgiler edinmişsinizdir.
İyi Çalışmalar