Elektromanyetizm

Faraday kafesi, elektriksel iletken metal ile kaplanmış veya iletkenler ile ağ biçiminde örülmüş bir muhafazadır ve çeşitli alanlarda koruyucu işlevler görür. Başlıca kullanım alanları: 1. Yıldırım Koruma: Binaları ve diğer yapıları yıldırım çarpmalarına karşı korur. 2. Elektronik Cihazların Korunması: Tıbbi cihazlar, laboratuvar ekipmanları ve hassas ölçüm cihazları gibi elektronik sistemleri dış elektromanyetik girişimlerden korur. 3. Veri Güvenliği: Devlet kurumları, askeri tesisler ve özel şirketler, hassas bilgileri elektromanyetik sızıntılardan korumak için Faraday kafesleri kullanır. 4. Mikrodalga Fırınlar: Fırının içindeki elektromanyetik enerjiyi içeride tutarak radyasyondan korur. 5. Telsiz Haberleşme: Telsizle haberleşmenin yapıldığı yerlerde, sinyallerin dışarıya sızmasını ve dinlenmesini önler. 6. Güvenlik: Hapishanelerde cep telefonu aramalarını engellemek için kullanılır.

Zamanla değişen alanlar, Maxwell denklemleri ile tanımlanır. Bu denklemler dört tanedir: 1. Gauss Yasası: Kapalı bir yüzeydeki elektrik alan akısının, o yüzey tarafından çevrelenen hacmin içerdiği toplam yükle orantılı olduğunu ifade eder. 2. Manyetizmada Gauss Yasası: Kapalı bir yüzeydeki manyetik alan akısının sıfır olduğunu ve dolayısıyla manyetik yüklerin var olmadığını belirtir. 3. Faraday Yasası: Kapalı bir devre boyunca elektrik alanın çizgi integralinin, bu devrece çevrelenen yüzeydeki manyetik alan akısının zamanla değişimiyle orantılı olduğunu ifade eder. 4. Ampere-Maxwell Yasası: Kapalı bir ilmek boyunca manyetik alanın çizgi integralinin, iki terimin toplamına eşit olduğunu gösterir.

Elektrik alanı zamanla çeşitli nedenlerle değişebilir: 1. Yüklerin Hareketi veya Konum Değişikliği: Yüklerin yer değiştirmesi, çevresindeki elektrik alanını değiştirir. 2. Yük Miktarının Değişmesi: Sistemdeki yük miktarı değiştiğinde (yük ekleme veya çıkarma), oluşan elektrik alan da değişir. 3. Harici Elektrik Alanları: Başka kaynaklardan gelen elektrik alanları, mevcut elektrik alanını etkileyebilir ve değiştirebilir. 4. Zamanla Değişen Akımlar: Alternatif akımda olduğu gibi, yükler zaman içinde değişiyorsa, elektrik alanı da zamanla değişir. 5. Maddesel Ortamın Özellikleri: Elektrik alan, bulunduğu ortamın özelliklerine bağlı olarak değişir; dielektrik sabitinin değişmesi gibi. 6. Manyetik Alanlar: Faraday yasasına göre, değişen manyetik alanlar elektrik alanı indükleyebilir ve bu da elektrik alanın değişmesine neden olur.

Elektromanyetik dalgaların 10 özelliği: 1. İvmeli hareket eden yüklü cisimlerden oluşur. 2. Elektrik ve manyetik alanda sapmaz, yüksüzdür. 3. Elektrik ve manyetik alan hem birbirine hem de yayılma doğrultusuna diktir (enine dalgalardır). 4. Enerji ve momentum taşır. 5. Bir doğru boyunca ve ışık hızı ile yayılır. 6. Yansıma, kırılma, girişim, kırınım gibi ışık olaylarını gerçekleştirir. 7. Kutuplanabilir. 8. Mekanik dalgalardan farklı olarak maddesel ortama ihtiyaç duymadan boşlukta yayılabilir. 9. Frekansları arttıkça enerjileri de artar. 10. Dalga boyları ile ters orantılıdır.

Evet, "selenoid" ve "solenoid" aynı şeyi ifade eder.

Faraday Yasası formülü şu şekildedir: ε = N dΦB / dt. Burada: - ε, indüklenen gerilimi veya elektromotor kuvveti temsil eder; - N, telin sarım sayısıdır; - dΦB, manyetik akıdaki değişimdir; - dt, zamandaki değişimdir. Negatif işaret, indüklenen gerilimin yönünü verir.

L = 2πfL formülü, endüktif reaktans hesaplamada kullanılır ve şu şekilde açıklanır: - XL endüktif reaktansı, 2π matematiksel sabitini, f uygulanan gerilimin frekansını (Hz) ve L bobinin endüktansını (Henry) temsil eder. Bu formül, bir bobinin endüktansına ve frekansına bağlı olarak gösterdiği direnci ifade eder.

Elektrik alanın şiddeti, aşağıdaki faktörlere bağlıdır: 1. Elektrik yükü: Elektrik alanı, yük miktarı arttıkça daha güçlü olur. 2. Mesafe: Yük ile nokta arasındaki mesafe azaldıkça, elektrik alan şiddeti artar. 3. İletkenlik: İyi bir iletkenlik özelliğine sahip malzemelerde elektrik alan şiddeti daha yüksek olabilir. 4. Ortam özellikleri: Ortamın dielektrik sabiti, elektrik alan şiddetini etkiler; dielektrik sabiti ne kadar yüksekse, elektrik alan şiddeti de o kadar yüksek olabilir. 5. Elektrik akımının şiddeti: Akım şiddeti arttıkça elektrik alan şiddeti de artar.

Dielektrik sabiti en yüksek olan madde, su olarak kabul edilir.

Serway Fizik 2 kitabı, fiziğin temel kavram ve prensiplerini açık ve mantıklı bir şekilde anlatmayı amaçlamaktadır. Kitapta işlenen konular arasında: - Elektrik alanlar, Gaus yasası, elektriksel potansiyeller; - Doğru akım devreleri ve alternatif akım devreleri; - Işığın doğası ve geometrik optik yasaları; - Kırınım ve kutuplanma yer almaktadır. Ayrıca, fiziğin mühendislik, kimya ve tıp gibi diğer bilim dallarıyla olan ilişkisi pratik örneklerle gösterilmektedir.

İndüklenen gerilim, endüksiyon prensibine göre çalışır.

Sarkaç mıknatısını elektromanyetik tahrik sisteminde bir elektrik transistörü çalıştırır.

İndüklenme ve Faraday Yasası şu şekilde tanımlanabilir: İndüklenme: Değişen bir manyetik alanın bir iletkende gerilim (voltaj) oluşturma sürecidir. Faraday Yasası: Michael Faraday tarafından 19. yüzyılın başlarında formüle edilen bu yasa, kapalı bir döngüde indüklenen elektromotor kuvvetinin, bu döngü boyunca manyetik akının değişim hızıyla doğru orantılı olduğunu belirtir. Bu yasa, elektrik jeneratörleri, transformatörler ve indüksiyonlu ocaklar gibi birçok teknolojik uygulamada kullanılmaktadır.

Maxwell ve Faraday yasaları, elektrik ve manyetik alanların birbirleriyle ilişkisini inceleyen temel yasalardır. Maxwell yasaları dört ana denklemden oluşur: 1. Gauss Yasası. 2. Manyetizma için Gauss Yasası. 3. Faraday Yasası. 4. Ampère-Maxwell Yasası. Faraday yasası ise iki denkleme ayrılır: 1. Michael Faraday'ın denklemi. 2. Maxwell düzeltmeli Ampère yasası.

Manyetik alan, elektrik yüklerinin hareketi sonucu oluşan görünmez bir kuvvet alanıdır. Temel kaynakları: - Hareket halindeki elektrik akımları: Bir telden elektrik akımı geçtiğinde, telin etrafında bir manyetik alan oluşur. - Mıknatıslar: Doğal ve yapay mıknatıslar, etraflarında manyetik alan oluşturur. - Dünya: Dünya'nın kendisi de dev bir mıknatıs gibi davranır ve etrafında geniş bir manyetik alan bulunur. Kullanım alanları: Manyetik alanlar, elektrik motorları, jeneratörler, hoparlörler, MRI cihazları gibi birçok teknolojik cihazda önemli rol oynar.

İnsanda rezonans, Schumann rezonansı olarak bilinen fenomen aracılığıyla oluşabilir. Schumann rezonansının insanda oluşma şekli: 1. Yıldırım düştüğünde, iyonosfer tabakası ve yerküre arasında yük alışverişi gerçekleşir ve elektriksel potansiyel sıfırlanır. 2. Bu sırada etrafa elektromanyetik ışınlar yoluyla enerji saçılır ve bu dalgaların frekansı 100 kHz'den daha düşük olur. 3. Eğer bu elektromanyetik dalga tam olarak doğru frekansta ise, iyonosfer ve yer katmanı arasında sürekli olarak yansır ve atmosferde yayılır. Bazı araştırmalar, Schumann rezonansının insan beyninin alfa dalgalarıyla benzerlik gösterdiğini ve biyolojik ritimler üzerinde etkili olabileceğini öne sürmektedir.

İndüktans, bir iletkenin üzerinden geçen akımın değişmesine karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanır. Bu kavram, manyetik alan oluşumu ile doğrudan ilişkilidir ve genellikle bobinler (endüktörler) aracılığıyla sağlanır. İndüktans birimi, Henry (H) olarak adlandırılır.

Elektrot, elektromanyetik alanda, elektrik akımlarını ileten ve elektrokimyasal tepkimelerde elektronları ortamdan uzaklaştıran ya da gereken elektronları sağlayan artı veya eksi yüklü iletken bir maddedir. Ayrıca, elektrotlar, biyoelektrik sinyallerinin ölçümünde ve dokulara elektrik akımı uygulanmasında da kullanılır.

İndüksiyon elektromotor kuvveti (emk), sabit bir manyetik alanda hareket eden bir iletkende oluşabilen elektromotor kuvvetidir. Bu durumda: - elektronlar iletkenin uzunluğu boyunca manyetik bir kuvvete maruz kalır; - elektronlar alanın alt tarafında pozitif yükler ise üst tarafta birikerek iletkenin içerisinde bir elektrik alanı oluşturur; - yük ayrımı sonucunda elektrik ve manyetik kuvvetler ile dengede kalırlar.

Manyetizasyon ve manyetik akı şu şekilde bulunur: 1. Manyetizasyon: Bir malzemenin manyetize edilmesi için genellikle elektrik akımı kullanılır. İki ana manyetizasyon yöntemi vardır: - Boyuna manyetizasyon: Elektro mıknatıslar veya bobinler kullanılarak malzemenin manyetik alan çizgileri boyunca manyetize edilmesi. - Dairesel manyetizasyon: İç iletken veya prodlar aracılığıyla manyetik alan oluşturarak dairesel şekilli parçaların manyetize edilmesi. 2. Manyetik Akı: Manyetik akı, manyetik alan çizgilerinin yoğunluğunu ifade eder ve Φ sembolü ile gösterilir. Manyetik akı hesaplamak için kullanılan formül: - Akı Yoğunluğu (B) = Manyetik Akı (Φ) / Alan (A). - Birimler genellikle Webers/Metre² (Wb/m²) veya Tesla (T) olarak ifade edilir.