7-Manyetik Alan ve Kuvvetler
Download
Report
Transcript 7-Manyetik Alan ve Kuvvetler
Manyetik alan ve kuvvetler
Manyetizma
Magnetler
Manyetizma
Manyetik
kuvvetler
Manyetizma
Yeryüzünün
manyetik alanı
Manyetizma
Manyetik
kutuplar
Belki elektrik yükler gibi manyetik yüklerde vardır.
Bunun gibi bir varlık ,manyetik kutup olarak adlandırılır. (yada
manyetik yükler).
Bu manyetik yükü nasıl izole edersiniz?
Bir kalıp magneti yarıdan kesmeyi deneyelim:
S
N
S
N
S
N
Bir tek elektron bile
bir manyetik “dipol”e
sahiptir!
• Manyetik kutupların varlığı yönündeki çoğu araştırmalar elektrik yükünün
kuantumlanmasını(QM sistemi içinde) açıklayabilmektedir(Dirac tartışması)
• Hiçbir kutup bulunamadı:
Manyetizma
Manyetik
alan kaynağı
Şayet manyetik yük yoksa manyetik alan kaynağı nedir?
Cevap : Hareketli elektrik yükü!
Örneğin, Silindiri çevreleyen teldeki akım (solenoit) kalıp
magnettekine çok benzer bir alan üretir.
Bu yüzden, kalıp magnet tarafından üretilen alan kaynağını
anlamak, bulk madde içerisinde atomik seviyelerdeki akımı
anlamakta yatar.
Çekirdek etrafındaki elektronların orbitalleri
elektronların “spin”
gerçeği (çok önemli
etki)
Manyetizma
Manyetik
alan çizgileri
Manyetizma
Manyetik alan
Manyetizma
Manyetik
kuvvet (Lorentz kuvveti)
Manyetizma
Manyetik
kuvvet
Manyetik kuvvetlerin bileşenleri
Manyetizma
Manyetik
kuvvet
Manyetik kuvvet
B
x x x x x x
B
x x x x x x
v
x x x x x x
q
F
v
q
F
B
v
q
F=0
Manyetizma
Manyetik
kuvvet
Manyetik alanın birimleri
Manyetizma
Manyetik
kuvvet
Manyetik kuvvet ve Elektrik kuvvet karşılaştırması
Manyetik alan çizgileri ve Akı
Manyetik
alan çizgileri
S
N
Manyetik alan çizgileri ve Akı
Manyetik
alan çizgileri
Manyetik alan çizgileri ve Akı
Manyetik
alan çizgileri
Bir elektrik dipolün elektrik
alan çizgileri
Bir kalıp magnetin manyetik
alan çizgileri
S
N
Manyetik alan çizgileri ve Akı
Manyetik
alan çizgileri
Manyetik alan çizgileri ve Akı
Manyetik
alan çizgileri
Manyetik alan çizgileri ve Akı
Manyetik
akı
d B B dA B cosdA B dA B nˆdA
Bir yüzeyden geçen manyetik akı
B B dA B cosdA B dA
B BA
B B nˆdA
B dA
B cos dA
B B nˆ dA
A alanı
B
nˆ
B
nˆ
B
Manyetik alan çizgileri ve Akı
Manyetik
akı
Birimler: 1 weber 1 Wb 1 Tm
2
Manyetizma
için Gauss yasası
Hiçbir manyetik kutup gözlenmedi!
1 (N/A)m 1 Nm/A
Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi
Durum
1: Manyetik alana dik hız
υ B ye dik
Parçacık B ye dik düzlemdeki bir yörüngede sabit υ hızında hareket eder
F/m = a merkezcil ivmeyi verir, böylece
Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi
Durum
1: Manyetik alana dik hız
Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi
Durum 1: Manyetik alana dik hız
Hız seçici
Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi
Durum
1: Manyetik alana dik hız
Kütle spektrometresi
Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi
Durum
1: Manyetik alana dik hız
Kütle spektrometresi
Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi
Durum
1: Manyetik alana dik hız
Kütle spektrometresi
Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi
Durum
1:Manyetik alana dik hız
Kütle spektrometresi
Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi
Durum
2:Genel durum
υ B ile herhangi bir açı yapmışsa.
υ yi iki bileşene ayırmakla başlayalım
Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi
Durum
2: Genel durum
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 2
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 2
Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet
Bir
akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 2
Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork
Manyetik alana paralel ilmek düzlemi
Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork
İlmek
düzlemi : Genel durum
Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork
İlmek
düzlemi ve manyetik moment
Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork
İlmek
düzlemi : Manyetik Moment
Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork
İlmek
düzlemi : Manyetik moment
Benzer manyetik dipol moment
formülü herhangi bir şekildeki
düzlemsel ilmek için geçerlidir.
Herhangi bir böyle ilmek şekildeki
gibi birbirine geçmiş dikdörtgenler
ile doldurulabilir. Herbir alt ilmek NI
akımı taşımak için yapılmıştır.Şimdi
bütün iç tellerin sıfır akım taşıdığını
ve sonucun olmadığını göreceksiniz.
Buna rağmen her bir alt ilmek,
alanıyla orantılı μ ye sahiptir.
Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork
Bir
manyetik dipolün potansiyel enerjisi
Uygulamalar
Galvanometre
Bir akım ilmeği üzerinde bir tork oluşturabilen bir magneti göz önüne
alalım – alan ile ilmeğin “dipol moment” leri sıralanır.
– Bu resimde ilmek (ve böylece ibre)
saat yönünde dönmek istemektedir.
– Sıçrama, zıt yönde bir tork meydana
getirir.
– İbre denge pozisyonunda kalacaktır.
Artan akımla
μ = I • Area artar
B dolay tork artar
İbre açısı artar
Azalan akımla
μ azalır
B dolayı tork azalır
İbre açısı azalır
Uygulamalar
Motor
Hafifçe ilmek eğilir
Manyetik torktan dolayı yenilenen kuvvet
Titreşimler
Şimdi ilmeğin manyetik momenti gibi dönen akım da B ile yönlenir
μ ile B ters yönlenene kadar ilmek çevresinde eğilmeye devam eder.
Akım ters döner
Manyetik tork ilmeğe ters tepki verir.
Sabit durumdaki dönüş devam eder.
Uygulamalar
Motor
(cont’d)
Uygulamalar
Motor
Daha da iyi bir şekilde
Her yarım dönüşte akım değişik yönlere sahip olur.
Tork tüm zamanda hareket eder.
İlmekteki akımı değiştirmek için iki yol:
1. Sabit bir voltaj kullanılır, fakat devre değişir (örneğin, her
yarım dönme bağlantısı kırılır)
DC motorları
2. Akım sabit tutulur, kaynak voltajı salınır.
AC motorları
VS I
t
Uygulamalar
Hall
Yükler toplanır
etkisi
-
-
-
+
+
+
Ölçülen
Hall voltajı
(Hall emk)
EH Hall alanı EL= υd×B alanı ile dengeye gelinceye kadar
yükler kenar kısımlarda hareket eder.Böylece EH υd B
VH EH w d Bw
JB
nq
EH
dir ve n ölçülebilir