Mıknatısların birbirini itmesi ve çekmesi sırasında bir manyetik kuvvet oluşur. Bu manyetik kuvvetin oluşması aslında manyetik alanların etkileşimi sayesinde oluşur. Önceki konudan akım taşıyan tellerin de manyetik bir alan oluşturduğunu öğrendik.
✨ Aynı mıknatıslarda olduğu gibi üzerinden akım geçen tel, kendi manyetik alanıyla birlikte başka bir alan içerisinde ise tele manyetik bir kuvvet etki edebilir.
Manyetik Kuvvetin Oluşumu ve Hesaplanması
Akım geçen düz tel manyetik alana yerleştirilir ise tele ortamdaki manyetik alan bir kuvvet uygular. Bu kuvvet telin manyetik alana dik yerleştirildiği durumda en büyük olur. Manyetik alan ve telin doğrultusu paralel olduğunda ise kuvvet etkileşimi 0 olur.
Tele etkiyen manyetik kuvvet;
- Telden geçen akım şiddetine –
- Manyetik alanın büyüklüğüne
- Telin manyetik alan içindeki uzunluğuna
- Telin manyetik alan içindeki konumuna (doğrultusuna) bağlıdır.
Manyetik kuvvet bağıntısı ile hesaplanır.
| Fiziksel Büyüklüğün Adı | Sembolü | Birimi ve Birim Sembolü |
|---|---|---|
| Manyetik kuvvet | newton (N) | |
| Manyetik alan | Tesla (T) weber/metrekare (W/m2) | |
| Manyetik alan içindeki tel uzunluğu | metre (m) | |
| Akım | amper (A) |
Manyetik Kuvvette Sağ El Kuralı
Akım geçen tele manyetik alanın uyguladığı kuvvet de sağ el kuralı ile bulunur. Sağ elin baş parmağı bitişik olan dört parmağa şekildeki gibi dik olarak açılır. Baş parmak akım yönünü, dört parmak telin içinde bulunduğu manyetik alanın yönünü gösterecek şekilde konumlandığında avuç içi tele etki eden manyetik kuvvetin yönünü gösterir.
Akım Taşıyan Paralel İki Telin Manyetik Etkileşimi
Birbirine paralel yerleştirilmiş akım taşıyan ve uzunlukları aynı olan iki tel birbirine manyetik kuvvet uygular. Bunun nedeni akım geçen telin oluşturduğu manyetik alanın yanında bulunan tele etki etmesi sonucu manyetik kuvvet oluşturur.
Yukarıda verilen görselde L telinin oluşturduğu manyetik alan sayfa düzlemine dik olur. Bu manyetik alan (BL) K teli üzerinde FK manyetik kuvvetini oluşturur. Sağ el kuralı uygulandığında FK kuvveti L teline doğrudur. Aynı şekilde K telinin manyetik alanından kaynaklı L teline uygulanan manyetik kuvvet FL ‘de K teline doğru oluşur.
🚨Önemli🚨 Tellerden geçen akımlar aynı yönlü ise aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi teller birbirine çekme kuvveti uygular.
🚨Önemli🚨 Eğer paralel tellerden geçen akım ters yönlü ise oluşan manyetik kuvvetler telleri iter.
Yukarıda verilen görsel için, formülü aşağıda verilen teller için uygulanır ise
| K telinin L teline uyguladığı manyetik kuvvet | L telinin K teline uyguladığı manyetik kuvvet |
| olduğuna göre | olduğuna göre |
| olur. | olur. |
Teller birbirine akım şiddetleri ve uzunlukları ile doğru orantılı, aralarındaki uzaklık ile ters orantılı olarak değişen bir kuvvet uygular. Kuvvetler eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür.
Manyetik Alan İçinde Üzerinden Akım Geçen Dikdörtgen Tel Çerçeveye Etki Eden Kuvvetin Döndürme Etkisi
Düz telin tel çerçeve şekline getireler mıknatısların kutupları arasında yerleştirilmesi ile oluşan düzenekte tel çerçeveden akım geçirilir ise çerçevenin manyetik alana dik kenarlarına manyetik kuvvet etki eder. Oluşan bu F ve -F kuvvetlerinin tork etkisi ile çerçeve dönmeye başlar. Bu sayede elektik enerjisi mekanik enerjiye dönüşür.
Tel çerçevenin manyetik alana dik olan kenarlarında bir kuvvet oluşurken manyetik alana paralel olan kenarlarda manyetik kuvvet oluşmaz. Daha önce anlatıldığı gibi sağ el kuralı uygulanır ise çerçevenin KL kenarına sayfa düzleminden dışarı doğru bir F1 manyetik kuvveti uygulanır. Aynı şekilde sağ el kuralı uygulanır ise MN kenarına da sayfa düzleminden içeri doğru F2 manyetik kuvveti uygulanır.
Sürtünmelerin ihmal edildiği sistemde B manyetik alanı içinde, üzerinden akımı geçen tel çerçevenin yüzey alanı ise çerçeveye uygulanan tokun büyüklüğü
olur.
Torkun büyüklüğünün doğru orantılı olduğu üç etken; çerçevenin alanı, çerçeveden geçen akım, manyetik alan şiddetidir. Ayrıca üst üste konulan çerçeveler ile oluşan tork kuvveti de artırılabilir. N tane çerçevenin birleşimi ile oluşan sistemde tork ile hesaplanır.
