Elektromanyetizm

Faraday kafesi, içindeki nesneleri hem statik hem de statik olmayan elektromanyetik alanlardan korumak için kullanılan bir muhafazadır. Başlıca kullanım alanları: Yıldırım koruması: Binaları yıldırım düşmelerine ve yıldırım çarpmalarına karşı korur. Elektronik cihazların korunması: Radyo frekansı yayan cihazların çevreye parazit radyo sinyalleri yaymasını engeller. Gizlilik sağlama: Faraday kafesi içine yerleştirilen elektronik cihazlar, elektromanyetik darbeler nedeniyle hasar görmez ve sinyal alımı engellenir. Tehlikeli ortamlarda koruma: Yüksek voltajlı elektrik hatlarına yakın çalışan kişileri elektrik çarpmasına karşı korur. Sağlık cihazları: MR tarama odalarında, harici radyo frekans sinyallerinin hastadan gelen verilerde bozulmaya neden olmasını önler.

İnsanda rezonans, bir cismin doğal frekansı ile çakışacak bir frekansta uyarılması sonucu meydana gelir. İnsanda rezonans oluşumunun bazı örnekleri: Dış kulakta rezonans. Orta kulakta amplifikasyon. Helmholtz’un rezonatör teorisi. Düşük frekansta titreşimlere uzun süre maruz kalmak, insanlarda baş ağrısı, mide bulantısı, yorgunluk ve iç organlarda rahatsızlık gibi durumlara yol açabilir.

Zamanla değişen alanlar, Maxwell denklemleri ile tanımlanır. Bu denklemler dört tanedir: 1. Gauss Yasası. 2. Manyetizmada Gauss Yasası. 3. Faraday Yasası. 4. Ampere-Maxwell Yasası.

Elektrik alanı zamanla çeşitli nedenlerle değişebilir: Yüklerin hareketi veya konum değişikliği. Yük miktarının değişmesi. Harici elektrik alanları. Zamanla değişen akımlar. Maddesel ortamın özellikleri. Manyetik alanlar.

Elektromanyetik dalgaların 10 özelliği: 1. Yüklü cisimlerin ivmeli hareketleriyle oluşur. 2. Yüksüz oldukları için elektrik ve manyetik alanda sapmazlar. 3. Bu dalgaları oluşturan elektrik alan 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 ve kutuplanabilir. 7. Mekanik dalgalardan farklı olarak maddesel ortama ihtiyaç duymadan boşlukta yayılabilir. 8. Boşlukta ışık hızı ile yayılırlar. 9. Enerjileri frekansları ile doğru orantılı, dalga boyu ile ters orantılıdır. 10. İlk 6 elektromanyetik dalga atomun elektronlarının uyarılması ile, gama ışınları ise çekirdeğin uyarılması ile elde edilebilir.

Hayır, selenoid ve solenoid aynı değildir. Solenoid, doğru yazım şeklidir ve elektrik akımı ile manyetik alan oluşturarak çalışan bir elektromekanik aktüatördür. Selenoid ise hatalı bir yazım şeklidir ve İngilizce dilinde tanınan bir kelime değildir.

Faraday yasası formülü şu şekildedir: E = − dΦ / dt. Bu formülde: E indüklenen elektromotor kuvveti (EMK) ifade eder (birim: volt, V). Φ manyetik akıyı (birim: weber, Wb) temsil eder. t zamanı (birim: saniye, s) belirtir. Faraday yasası, bir devrede indüklenen EMK'nın, devreden geçen manyetik akının zamana göre türevi ile doğru orantılı olduğunu belirtir.

L = 2πfL formülü, endüktif reaktansı (XL) hesaplamak için kullanılan bir formüldür. Bu formülde: L, bobin endüktansını (henry cinsinden) ifade eder; f, alternatif akım voltaj kaynağının frekansını (hertz cinsinden) belirtir. Endüktif reaktans, ohm cinsinden ölçülür.

Elektrik alanın şiddeti, yani elektrik alan kuvveti, aşağıdaki faktörlere bağlıdır: Kaynak yükün büyüklüğü. Uzaklık. Ortam. Ayrıca, birden fazla yükün elektrik alanının vektörel toplamı, bazı noktalarda sıfır olabilir.

Dielektrik sabiti en yüksek olan madde, zirkonya (ZrO₂) olarak bilinir ve bu değer 18-25 arasında değişir. Diğer yüksek dielektrik sabitine sahip maddeler arasında alüminyum nitür (AlN) (8,5-9) ve silisyum karbür (SiC) (9,7-10,2) bulunur. Dielektrik sabiti, bir malzemenin elektrik yükünü depolama yeteneğini gösterir.

Serway Fizik 2, "Bilim İnsanları ve Mühendisler İçin Fizik" kitabının ikinci cildidir ve çeşitli fizik konularını kapsar. Kitapta ele alınan bazı konular: Elektrik alanları ve yüklerin özellikleri. Coulomb yasası. Sürekli bir yük dağılımının elektrik alanı. Elektrik alan çizgileri. Düzgün bir elektrik alanında yüklü parçacıkların hareketi. Kitabın PDF formatına, örneğin, researchgate.net ve scribd.com gibi sitelerden ulaşılabilir.

Sarkaç mıknatısını elektromanyetik tahrik sisteminde bir elektrik transistörü çalıştırır.

İndüklenen gerilimin çalıştığı prensip, elektromanyetik indüksiyon prensibidir. Elektromanyetik indüksiyon prensibine göre, bir iletken hareketli bir manyetik alana yerleştirildiğinde ya da bir iletken, sabit bir manyetik alanda sürekli hareket ettirildiğinde voltaj (elektromotor kuvvet) üretimi gerçekleşir. Bu prensipte çalışan bazı cihazlar: Elektrik jeneratörleri. Transformatörler. Dinamolar.

İndüklenme, bir devrede manyetik alanın değişimiyle oluşan elektromotor kuvveti (EMK) ifade eder. Faraday Yasası'nın formülü: ε = −dΦB/dt şeklindedir. Burada: ε, indüklenen gerilimi veya elektromotor kuvveti temsil eder. Φ, manyetik akıyı ifade eder. t, zamanı belirtir. N, telin sarım sayısını temsil eder. Faraday Yasası'nın bazı uygulamaları: Elektrik trafoları: Akımı veya gerilimi adım adım düşürme veya artırma işlevi görür. Elektrik jeneratörleri: Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür. İndüksiyon ocakları: Pişirme kabının altındaki bakır telden geçen akımla manyetik alan oluşturur. Lenz Yasası, indüksiyon akımının veya geriliminin, kendisini oluşturan indüklenmedeki değişime zıt bir yönde olduğunu belirtir.

Maxwell ve Faraday yasaları, elektrik ve manyetik alanların birbirleri, yükler ve akımlar tarafından nasıl değiştirildiğini ve üretildiğini açıklayan bir dizi kısmi türevli (diferansiyel) denklemdir. Maxwell denklemleri dört ana yasadan oluşur: 1. Gauss Yasası. 2. Manyetizma İçin Gauss Yasası. 3. Faraday Yasası. 4. Maxwell-Ampère Denklemi. Faraday yasası, 1831'de Michael Faraday tarafından keşfedilmiş ve daha sonra James Clerk Maxwell tarafından denklemlere dönüştürülmüştür.

Manyetik alan, mıknatısların veya elektrik akımı taşıyan iletkenlerin etrafında oluşan kuvvet alanıdır. Özellikleri: Görünmezlik: Gözle görünmez. İki kutup: Kuzey (N) ve güney (S) kutbu bulunur. Çizgilerle temsil: Manyetik alan çizgileri ile görselleştirilir; bu çizgiler, kuzeyden güneye doğru uzanır. Vektörel büyüklük: Yönü ve şiddeti ile tanımlanır. Oluşumu: Doğal mıknatıslar: Atomların manyetik momentlerinin belirli bir düzende hizalanmasıyla oluşur. Elektrik akımları: Akım taşıyan iletkenin etrafında dairesel alanlar yaratır. Hareket eden elektrik yükleri: Temel parçacıkların "spin" özelliği nedeniyle oluşur. Kullanım alanları: Elektrik motorları ve jeneratörler. MRI (Manyetik Rezonans Görüntüleme). Pusulalar. Elektromıknatıslar.

İndüktans, elektromanyetizma ve elektronikte bir indüktörün manyetik alan içerisinde enerji depolama kapasitesidir. İndüktans, bir birim zamanda bir birim akım değişimiyle indüktörün uçlarında oluşan gerilim miktarıdır. İndüktans, bir devrede akımın değişimiyle orantılı olarak karşı voltaj üretir. İndüktörler, genellikle manyetik alanı şiddetlendirmek ve indüklenen voltajı toplamak için tel bobinlerden oluşur.

İndüksiyon elektromotor kuvveti (EMK), değişen bir manyetik alan nedeniyle bir iletkende oluşan elektriksel kuvvettir. Bu fenomen, 1831 yılında Michael Faraday tarafından keşfedilmiştir ve Faraday'ın elektromanyetik indüksiyon yasası olarak bilinir. İndüksiyon EMK'nin hesaplanmasında manyetik akı kullanılır. İndüksiyon EMK'nin bazı uygulamaları: Elektrik jeneratörleri. Transformatörler.

Elektromanyetik alanda elektrot, 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. Elektrotlar, metaller (bakır, çinko, altın, platin vb.) veya paslanmaz çelik, Hastelloy, titanyum, tantal, platin-iridyum gibi alaşımlardan yapılabilir.

Manyetizasyon (Mıknatıslanma), bir malzemenin manyetik bir alan tarafından manyetik hale getirilmesi veya manyetik özellik kazanması işlemidir. Manyetik Akı (Φ), belirli bir alandan geçen manyetik alan çizgilerinin sayısıdır. Manyetizasyon ve manyetik akının nasıl bulunacağına dair bilgi bulunamadı. Daha fazla bilgi için aşağıdaki kaynaklar kullanılabilir: magneteksan.com; devreyakan.com; elektrikport.com.