İndüksiyon Akımı

Konu Anlatımı

İndüksiyon Akımı

İndüksiyon Akımı konusu, fizik dersinin programında yer alan temel başlıklardan biridir. Bu bölümde konunun kavramsal çerçevesi kurulur, ön bilgiye dayalı basit bir örnek çözülür, ardından ileri düzeyde adım adım çözümlere geçilir.

Ne Öğreneceğiz?

Mıknatısı bir bobinden hızlıca uzaklaştırdığınızda bir ampermetre bağlıysanız göstergenin saptığını görürsünüz. Mıknatış durduğunda sapma kaybolur. Bu gözlem, hareket ile elektrik arasındaki bağı gösteren en yalın deneydir.

Bu konunun amacı, indüksiyon akımının oluşum koşullarını açıklamak, gerilim büyüklüğünü hesaplamak ve akımın yönünü gerekçeli biçimde belirlemektir. Konu, jeneratör ve transformatör gibi bütün elektromanyetik makinelerin temelidir.

Ön Bilgi

Manyetik alan, demir, nikel ve kobalt gibi maddeleri çeker. Bu etkiyi sağlayan alanın şiddeti, birim alana düşen alan çizgisi sayısıyla ölçülür ve birimi tesladır. Manyetik alan, akım taşıyan düz bir iletkenin çevresinde dairesel biçimde oluşur.

Manyetik akı, bir alandan geçen toplam alan çizgisi sayısıdır ve weber cinsinden ölçülür. Akı, alan şiddeti ile alanın dik kesit alanının çarpımından bulunur; alan yüzeyin normaliyle dik açı yaptığında bu çarpımın tamamı kullanılır.

Bobin, üzerine sarılmış iletken tellerdir. Sarım sayısı arttıkça aynı manyetik akı değişimi daha büyük bir gerilim oluşturur. Bu nedenle jeneratörlerde çok sayıda sargı kullanılır.

Basit Örnek

Yüz sargılı bir bobinden geçen manyetik akı 0,02 Wb değerine 0,1 saniyede ulaşmıştır. Bu durumda oluşan indüksiyon elektromotor kuvveti hesaplanmak istensin. Önce manyetik akı değişimi bulunur.

Manyetik akı değişimi 0,02 Wb ve süre 0,1 s olduğuna göre bağıntı yerine konur. Sarım sayısı ile akı değişimi çarpılıp süreye bölünür ve hesap sonucu 20 V olarak elde edilir.

İleri Örnek

Sabit bir manyetik alan içinde hareketli iletkenler de gerilim oluşturur. Bu gerilim, alan şiddeti, iletken uzunluğu ve hareket hızının çarpımıdır. Alan şiddeti 0,3 T, iletken uzunluğu 0,5 m, hız 4 m/s olarak alınırsa gerilim hesaplanabilir.

Üç değerin çarpımı 0,6 V sonucunu verir. Bu sonuç, jeneratörlerde dönen bobinlerin neden gerilim ürettiğini açıklar. Mekanik hareketin elektrik enerjisine dönüşümü bu gerilim üzerinden gerçekleşir.

Adım Adım Çözüm

1. Adım 1: Olayın gerçekleşip gerçekleşmediğini belirleyin, yani manyetik akımın değişip değişmediğini kontrol edin.
2. Adım 2: Varsa manyetik akı değişimini ve bu değişimin gerçekleştiği süreyi belirleyin.
3. Adım 3: Sarım sayısı, alan şiddeti ve alanın dik kesit alanını yazın, gerekiyorsa manyetik akıyı hesaplayın.
4. Adım 4: Faraday bağıntısını uygulayıp indüksiyon elektromotor kuvvetini bulun.
5. Adım 5: Devre kapalıysa direnç üzerinden akımı hesaplayın, akımın yönünü Lenz yasasıyla belirleyin.

Karşılaştırma Tablosu: Manyetik Akım Sabit ve Değişen Durumlar

Karşılaştırma Tablosu: İndüksiyonun Karşıtı ve Doğrudan Kullanımı

Sık Yapılan Hatalar

Manyetik akı sabit olsa bile sürekli bir indüksiyon gerilimi oluştuğunu düşmek yanlıştır

Faraday bağıntısında süreyi atlayıp yalnızca manyetik akı değişimini kullanmak yanlıştır

Lenz yasasını ihmal edip indüksiyon akımının değişimle aynı yönde olduğunu sanmak hatalıdır

Devre kapalıyken oluşan akım ile açıkken oluşan gerilimi aynı saymak yanlıştır

Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren olayı elektrikten elektriğe üretim sanmak hatalıdır

Özet ve Kendini Dene

Özet: Manyetik akı değiştiğinde bobinde indüksiyon elektromotor kuvveti oluşur ve devre kapalıysa indüksiyon akımı doğar. Faraday bağıntısında sargı sayısı, akı değişimi ve süre üç belirleyicidir. Lenz yasası akımın yönünü belirler. Kendini dene: (1) 200 sargılı bir bobinden geçen 0,2 T luk alan 0,05 saniyede sıfırlanırsa oluşan gerilim kaç V tur? (2) 12 V luk bir indüksiyon gerilimi 3 Ω luk bir devrede kaç A akım oluşturur? (3) Manyetik alan azalırken indüksiyon akımının yönü nasıl belirlenir?