Transcript MANYETİZMA
MANYETİZMA MIKNATIS • Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri • çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir. Mıknatısın çekebildiği maddelere ferromanyetik maddeler yada manyetik maddeler, çekemediği maddelere de manyetik olamayan maddeler denir. MIKNATIS Mıknatıslar elde ediliş biçimlerine göre; • Doğal Mıknatıslar • Suni Mıknatıslar MIKNATIS Mıknatıslık sürelerine göre ise; • Geçici Mıknatıs • Daimi Mıknatıs olarak ayrılırlar. MIKNATIS • Üç çeşit mıknatıs vardır. 1. Doğal mıknatıs : Doğada oluşan ve taş olarak bulunan 2. 3. mıknatıslardır. Yapay mıknatıs : Demir, nikel ya da kobalttan yapılır. Çubuk, pusula iğnesi, U şekline ve at nalı şekline benzeyen çeşitleri vardır. Bu mıknatıslara daimi ya da geçici mıknatıslık kazandırılabilir. Elektromıknatıslar : Magnetik özellik gösteren maddeye örneğin demir üzerine tel sarılıp telden akım geçirildiğinde oluşan mıknatıslardır. YAPAY MIKNATIS ÖRNEKLERİ Çubuk mıknatıs tam ortasından bir iple asıldığı takdirde kutuplardan bir kuzeye, diğeri güneye yönelir. Kuzeye yönelen uca kuzey kutup(N), güneye yönelen kutba ise güney kutbu(S) denir. Elektrik yüklerinde olduğu gibi, mıknatıslarında aynı kutupları birbirini iter, zıt kutupları ise birbirini çeker. • Mıknatısın manyetik cisimleri her yönde çekebildiği alana mıknatısın çekim alanı yada mıknatısın manyetik alanı denir. • Mıknatısın çevresinde oluşturduğu bu manyetik alan manyetik kuvvet çizgileri ile gösterilir. Manyetik kuvvet çizgileri, mıknatısın kuzey kutbundan(N) çıkıp güney kutbuna(S) dönecek şekildedir. Bir mıknatıs bölündüğünde oluşan her parçacığın mıknatıslığı devam eder. Bu nedenle her parçacığın N ve S kutupları vardır. Mıknatısı bölme işlemi defalarca tekrarlandığında elde edilen her parçada N ve S kutuplarının etkisi devam eder. Akım geçen telin çevresinde iç içe daireler şeklinde magnetik alan çizgileri oluşur. Herhangi bir noktadaki magnetik alan vektörünün yönü, bu alan çizgilerine teğettir. Akımın yönü değiştiğinde magnetik alan çizgileri ve herhangi bir noktadaki magnetik alan vektörünün yönü değişir. ELEKTROMIKNATIS TÜM İHTİYACIMIZ 1 PİL,ÇİVİ VE TEL Bir demir çubuğun üzerine üstü yalıtkan kaplı teli doladığımızda bobin sarımı elde eder. Bu bobin sarımının uçlarını bir pile bağladığımızda elektromıknatıs elde ederiz. İŞTE HAZIR! Elektromıknatıs Şekildeki gibi bir demire tel sarılıp, telden bir akım geçirildiğinde demirin K ve L uçları arasında bir magnetik alan meydana gelir. Yani bir mıknatıs elde edilmiş olur. Buna elektromıknatıs denir. Akımın şiddeti ve sarım sayısı ne kadar fazla ise mıknatısın magnetik kuvvet çizgileride o kadar şiddetli, yani mıknatıs güçlü olur. Elektromıknatısın Kutupları Var mıdır? Her mıknatısın biri N diğeri S olarak adlandırılan iki kutbunun olduğunu öğrenmiştik. Elektromıknatısların da diğer mıknatıslar gibi N ve S olmak üzere iki kutbu vardır. Bir elektromıknatısın kutuplarının yönü elektromıknatısı oluşturan bobinden geçen akımının yönüne göre değişir. Elektromıknatısın Çekim Gücü Nelere Bağlıdır? •Bir elektromıknatısın çekim gücü; 1. sarım sayısına 2. elektromıknatıstan geçen akım miktarına bağlıdır. •Sarım sayısı arttıkça elektromıknatısın çekim gücü artar. •Elektromıknatıstan geçen akım miktarı arttıkça elektromıknatısım çekim gücü artar. Elektromıknatıslar Nerelerde Kullanılır? Elektromıknatıslar günlük hayatta pek çok yerde kullanılır. Fakat elektromıknatıslar araçların içinde gizli olduklarından görülmezler. Kapı zillerinde kapı otomatiklerinde, merdiven otomatiklerinde, hırsız alarmlarında, arabaların sinyal sistemlerinde, telefon kulaklıklarında, akvaryum pompalarında, hurda taşıyan vinçlerde, asansör otomatiklerinde, hızlı trenlerde, bilgisayar sabit disklerinde, CD yazıcılarında, elektrik motorlarında ve elektrikle çalışan hemen hemen bütün otomatik açma kapama mekanizmalarında elektromıknatıslar kullanılır. KAPI ZİLİ NASIL ÇALIŞIR? Elektromıknatıs açıldığında yarattığı manyetik alan yakınındaki herhangi bir demir veya çelik parçasını çeker. Kapatıldığında ise çekmeyi durdurur. Bir elektrik zilinin düğmesine bastığınızda elektromıknatısının bobininden akım geçerek metal kolu çeker. Kol elektromıknatısa yaklaşınca üzerinden akimin geçtiğini kontaktan ayrılır ve devre kesilir. Elektromıknatıs kolu bırakır, kol yay tarafından geri çekilir, çekiç zile vurur. Devre tekrar tamamlanır, elektromıknatıs kolu tekrar çeker ve ayni döngü tekrarlanır. Böylece elektromanyetik alanın sürekli açılıp kapanması, mekanik harekete (çekicin zile vurması) ve sese (zilin çalması) dönüşür. ŞEKİL ÜZERİNDE İNCELERSEK; Gördüğünüz gibi basitçe; çan, çekiç, elektromıknatıs ve kontak elemanlarından oluşmuştur. zile basılı tutulunca elektromıknatısta oluşan manyetik etki, çekici kendine doğru çeker. Bu sırada çekiç çana vurarak zil sesini çıkarır. Aynı esnada çekiç kontaktan ayrıldığı için elektrik akımı kesilmiştir. Bu yüzden çekiç yayın etkisiyle eski durumuna döner ve kontak yaparak tekrar devreyi tamamlar. Bu işlemler ardarda zile basıldığı sürece pek çok kez tekrarlanır. Biz de bu sayede sürekli bir zil sesi duyarız. RÖLE Röle elektromıknatıs ve farklı sayıda kontaklardan oluşan elektromekanik bir anahtardır. Hemen her tür cihazda kullanılmaktadırlar. İlk bilgisayarlarda mantık kapılarını oluşturmak için bile röleler kullanılmıştır. Röleler çok basit cihazlardır. Her rölede ortak olarak bulunan dört parça vardır. - Elektromıknatıs - Elektromıknatıs tarafından çekilen armatür - Yay - Elektrik kontakları Aşağıdaki şekillerde de görüldüğü röleler birbirinden tamamen bağımsız iki elektrik devresinden oluşur. Alttaki devre elektromıknatısı sürmektedir. Bu devrede anahtar elektromıknatısa giden enerjiyi kontrol eder. Anahtar kapandığı zaman elektromıknatıs açılacak ve mavi renkle gösterilen armatürü çekecektir. Armatür ikinci devrede anahtar görevi görmektedir. Elektromıknatıs enerjilendiği zaman armatür ikinci devreyi tamamlar ve ampul yanar. Elektromıknatıs enerjilenmediği zaman ise yay armatürü geri çeker ve devre bağlantısını keser. Bu durumda ampul kapalı olacaktır. Elektrik Enerjisinden Hareket Enerjisine Elektrikle çalışan ve içinde hareketli parçalar bulunan pek çok araçta elektrik motoru vardır. Mıknatısların etkileşerek birbirine itme ve çekme kuvveti uygulandığını daha önce öğrenmiştik. Ayrıca elektrik akımını kullanarak elektromıknatıs kullanarak elektrik enerjisinden hareket enerjisi elde edebiliriz. Bir manyetik alan içinde bulunan bir iletkenden elektrik akımı geçerse, iletken hareket eder. Elektromıknatıslar elektrik motorlarının temelini oluşturmaktadır. Motorda işlerin nasıl yürüdüğünü aşağıdaki senaryoyu gözünüzde canlandırarak anlayabilirsiniz. Bir çivinin etrafına bakır bir tel yüz kez sarılır ve telin uçları bataryaya bağlanır. Batarya bağlandığında çivi kuzey ve güney kutupları olan bir mıknatısa dönüşecektir. Elektromıknatıs haline gelen çivinin ortasından bir mil geçtiğini düşünün ve çiviyi at nalı şeklindeki bir mıknatısın arasına yerleştirin . Elektromıknatısın kuzey kutbu ile atnalı mıknatısın kuzey kutbu karşılıklı olduklarında birbirlerini iteceklerdir. Aynı şey güney kutbu içinde geçerlidir. Bu itme sonucu elektromıknatıs yarım tur atıp aşağıdaki pozisyonda duracaktır. Elektrik motorları hayatımızın heryerinde karşımıza çıkmaktadır. Özellikle çevremizde gördüğümüz hareketlerin hemen hepsi AC veya DC elektrik motorları ile gerçekleştirilmektedir. rotor(dönen parça) etrafında sabit mıknatıslar(motor iç yüzeyinde) var, rotor üstündede elektromıknatıs var. bu elektro mıknatısa elektrik akımı verildiğinde sabit mıknatıslar ile ters kutup oluşturulup, mıknatıs ters kutuplarının birbirini itmesiyle rotorun dönmesi sağlanıyor... Brushless motorlarda commutator-fırça gibi parçaların yerine birde elektronik bir denetleyici (kontrolör) bulunmaktadır... Motorlar Heryerde Çevremize baktığımızda heryerde elektrik motoru olduğunu görürüz. Birkaç örnek vermek gerekirse : - Mikrodalga içindeki fan - Ocak üzerindeki fan - Blender - Konserve açacağı - Buzdolabı - Mikser - Kasetçalar - Çamaşır makinası - Bulaşık makinası - Kurutma makinası - Matkap - Vidalama makinası - Elektrikli testere - Klima - Elektrikli diş fırçası - Saç kurutma makinası - Elektrikli tıraş makinası ve günlük yaşamda kullandığımız daha birçok şeyde elektrikli motorlardan yararlanılmaktadır. Kısaca şunları söyleyebiliriz: *Bir manyetik alan içinde iletken tellerden oluşmuş bir çerçeve döndürülürse bu çerçevede bir elektrik akımı oluşur. Jeneratörler bu ilkeye dayanarak çalışır. Yani mekanik enerjiyi elektrik enerjisine çevirir. *Bir manyetik alan içinde bulunan bir iletkenden akım geçilirse iletken hareket eder. Motorlar da bu ilkeye dayanarak çalışırlar. Yani elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirirler. *Jeneratörün çalışması için hareket enerjisine, elektrik motorunun çalışması içinde elektriğe ihtiyaç vardır. Hareket Enerjisinden Elektrik Enerjisi Nasıl Elde Edilir? Elektrik motorlarında elektrik enerjisinden hareket enerjisi elde edilir. Bunun tersi de mümkündür. Yani hareket enerjisinden elektrik enerjisi de elde edilir. Eğer bir bobin sarımını manyetik alan içinde hareket ettirirsek ya da mıknatısı bobin sarımlarının içine doğru hareket ettirirsek, bobin sarımında elektrik akımı meydana gelir. JENERATÖR NEDİR? • Ev ve iş yerlerinde, hastanelerde elektrik üretmek için Jeneratörler kullanılır. • Bu jeneratörler genelde sıvı yakıt kullanıp önce hareket enerjisi, ardından hareket enerjisinden elektrik enerjisi üretirler. • Jeneratör düzenekleri elektrik motorlarının tersi bir sistemle çalışır. Elektrik verilerek elektrik motorlarında hareket elde edilirken jeneratörlere hareket verilerek elektrik enerjisi üretilir. • Hidroelektrik santrallerde, nükleer santrallerde ve termik santrallerde faklı enerji kaynakları kullanılarak ele edilen hareket enerjisi, jeneratörler yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülür. • Elektrik santrallerinde üretilen enerji transformatörlerle 250.000- 500.000 V gibi çok yüksek voltajlarla çıkartılıp şehirlere gönderilir. Bu yüzden şehirlerarası elektrik hatlarına yüksek gerilim hatları adı verilir. Jeneratörlerin çalışma prensibi aslında sanıldığı kadar karmaşık değildir. Bir manyetik alan ve bu manyetik alanlar arasında hareket eden bobin telleri basit bir jeneratör yapmak için yeterlidir. Basit olarak yanda gösterildiği gibi kurulan devre elektrik enerjisi üretmeyi sağlayabilir. Aslında bu bir elektrik motorundan başka bir şey değildir. Bu motorlar tersine çalışma özelliği göstermektedirler. Yani eğer motoru biz hareket ettirirsek mekanizma elektrik üretecektir. Burada önemli olan üretilen elektrik enerjisinin miktarını ayarlamaktır. Kuşkusuz ki jeneratörler elektrik motorlarından farkı olarak verimi arttıracak ek özelliklerle donatılırlar. Manyetik alanın büyüklüğü, bobin tellerinin sarım sayısı, manyetik alan ve teller arasındaki acının dik olması ve eksenin dönme hızı akımın büyüklüğünü etkiler. Yukarıdaki sistemde dönme hareketi dönme hızına bağlı olarak akım yönünün sürekli değişmesine sebep olur. Bu alternatif akımı oluşturur. Evlerde kullandığımız elektrik akımı saniyede 50 defa yön değiştirmektedir. Bu sebeple frekans olarak 50 Hertz değeri çogu elektrikli cihaz etiketinde yazmaktadır. JENERATÖR NERELERDE KULLANILIR? Elektriğin sıkça kesildiği yerlerde - Elektrik enerjisi bulunmayan şantiye vb. alanlarda - Güç kesintisinin yaşanmaması gereken hastane, banka gibi kurumlarda - Baz istasyonu, Tv vericisi gibi yapılarda - Şehir şebekesini kullanamayan inşaat alanlarında jeneratörler kullanılabilmektedir. Elektrik Enerjisi Isıya Dönüşür Elektrik sobası, elektrikli su ısıtıcısı, elektrikli kalorifer peteği, ütü, elektrikli şofben gibi tüm ısıtıcı araçlarda elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüştürülür. Bu enerji dönüşümünde direnci yüksek iletken teller kullanılır. Rüzgârdan Elektrik Enerjisine Hareket eden hava kütlesi, rüzgârı meydana getirir. Rüzgâr, pervaneleri döndürür. Bir pervaneyi jeneratöre bağlayıp hareket eden hava kütlesi yardımıyla jeneratörü döndürürsek elektrik üretebiliriz. Elektrik Devremizdeki Güvencemiz: Sigorta Bir elektrik devresinde oluşabilecek bir arıza ya da kısa devre sonucu devreden aşırı akım geçer. Bu aşırı akım devredeki araçların yanmasına, arızalanmasına sebep olabilir. İşte sigorta, devreye seri olarak bağlanan ve aşırı akım geçtiğinde akımı keserek devrenin güvenliğini sağlayan araçtır. Bazı sigortalar akımını iyi ileten ama erime sıcaklığı düşük olan metallerden yapılır. Devreden aşırı akım geçtiğinde tel hemen eriyip kopar. Buna “sigorta attı” denir. SİGORTALARIN YAPISI Elektrik Enerjisinden Işık Enerjisine Aydınlanmak için kullandığımız ampul ve lambalar, elektrik enerjisinden ışık enerjisi elde etmemize yarar. Bir elektrik ampulünün içine yakından baktığımızda ampulün ışık veren kısmının bir tel parçası olduğunu görürüz. Ampulün bu kısmına filaman adı verilir. Filaman tungsten metalinden yapılmış ince uzun teldir. Telin ince ve uzun olması direnci arttırır. Telden akım geçerken tel ısınıp kızarır akkor hâle gelir ve çevreye ışık saçar. Bu ampullere akkor filamanlı ampul adı verilir. HER ZAMAN AYDINLATMAK İÇİN KULLANILACAK DEĞİL YA!