+90 545 969 90 76
tr
Sosyal Medya Hesaplarımız

Manyetizma, Manyetik Alan ve Manyetik Kuvvet

18 Ocak 2021
978 kez görüntülendi
Manyetizma, Manyetik Alan ve Manyetik Kuvvet

Manyetizma, manyetik alan ve manyetik kuvvet kavramları üzerinde duracağımız bu makale, manyetik ürün geliştirme noktasında bilgilendirme amaçlıdır. Marsis İnovasyon, manyetik sistem tabanlı ürün geliştirme yapan, bu alanda tecrübesi bulunan bir firmadır. Manyetik esaslı ürün geliştirme hizmeti almak için bizi arayın.

Manyetizma, birleşik bir elektromanyetik kuvvetin bir yönünü ifade eder. Mıknatısların neden olduğu kuvvetten kaynaklanan fiziksel olayları, diğer nesneleri çeken veya iten alanlar üreten nesneler olarak tanımlanabilir. Yani, manyetik alan Lorentz kuvveti nedeniyle alandaki parçacıklara bir kuvvet uygular. Elektrik yüklü parçacıkların hareketi manyetizmaya neden olur. Manyetik bir alanda elektrik yüklü bir parçacığa etki eden kuvvet, yükün büyüklüğüne, parçacığın hızına ve manyetik alanın gücüne bağlıdır.

Tüm malzemeler, bazıları diğerlerinden daha güçlü olan manyetizma yaşarlar. Örneğin demir (Fe) gibi malzemelerden yapılan kalıcı mıknatıslar, ferromanyetizma olarak bilinen en güçlü etkileri yaşarlar. Nadir bir istisna dışında, bu, insanlar tarafından hissedilebilecek kadar güçlü olan tek manyetizma biçimidir.

Manyetik Alan
Manyetik Alan

Manyetik Alan Nedir?

Manyetik alan olarak nitelendirilen kavram göz ile görünmeyen, kuzey ve güney adında iki kutbu bulunan ve bu iki kutup arasında birbirlerini tamamlayan çizgilerle tanımlanan bir yapı olarak karşımıza çıkmaktadır. Aslında burada her bir maddenin yapı taşı olarak bildiğimiz atomların yörüngede bulunan elektronlarının hareketi bir manyetik alana sebep olur. Bu elektronların hareketi ise dünyanın güneş etrafındaki hareketine benzerliği ile dikkat çekmektedir.

Bu arada hatırlatmak gerekir ki elektronlar hem kendi eksenleri etrafında hem de bulundukları atomun çekirdeklerinin etrafında hareket ederler. Bu elektronların hareketi manyetik alan oluşturur ve alan içerisinde bulunan malzemelere de manyetik özelliklerine göre bir kuvvet uygularlar.

Manyetik alan, manyetik kuvvetlerin gözlemlenebildiği bir mıknatısın çevresindeki vektör alanı, elektrik akımı veya değişen elektrik alanı, manyetik pusula iğnelerinin ve diğer kalıcı mıknatısların alan yönünde hızlanmasına neden olur. Manyetik alanlar, elektrik yüklü parçacıkları dairesel ve sarmal bir yolda hareket ettirmeye zorlarlar. Manyetik bir alandaki tellerdeki elektrik akımlarına uygulanan bu kuvvet, elektrik motorlarının çalışmasının temelini oluşturmaktadır.

Kalıcı bir mıknatıs veya bir yönde sabit bir elektrik akımı taşıyan bir telin etrafında, manyetik alan sabittir ve manyeto statik alan olarak adlandırılır. Herhangi bir noktada büyüklüğü ve yönü aynı kalır. Alternatif bir akımın veya dalgalanan bir doğru akımın etrafında manyetik alan sürekli olarak büyüklüğünü ve yönünü değiştirir.

Manyetik alanlar, kuzeye bakan manyetik kutuplardan ortaya çıkan ve güneyi arayan manyetik kutuplara giren sürekli kuvvet çizgileri veya manyetik akı ile temsil edilir. Çizgilerin yoğunluğu, manyetik alanın büyüklüğünü ifade eder. Bir mıknatısın kutuplarında, örneğin manyetik alanın güçlü olduğu yerlerde, alan çizgileri bir arada ve daha yoğundur. Daha uzakta ise, manyetik alanın zayıf olduğu yerlerde, yayılırlar ve daha az yoğun hale gelirler.

Düzgün bir manyetik alan, eşit aralıklı paralel düz çizgilerle temsil edilmektedir. Akının yönü, küçük bir mıknatısın kuzeye bakan kutbunun işaret ettiği yöndür. Akı çizgileri süreklidir ve kapalı döngüler oluşturur. Bir çubuk mıknatısı için, kuzeye bakan kutbundan çıkarlar, etrafına yayılırlar, güneye bakan kutupta mıknatısa girerler ve mıknatıs yoluyla tekrar ortaya çıktıkları kuzey kutbuna doğru devam eder. Manyetik akı için SI birimi WEBER’dir. Weber sayısı, belirli bir alanı geçen alan çizgilerinin toplam sayısının ölçüsüdür.

manyetizma, manyetik alan, manyetik kuvvet, mıknatıs
Mıknatıslar ve Manyetik Alan Çizgileri

Manyetik alanlar, yönü ve büyüklüğü olan vektör adı verilen miktarlarda matematiksel olarak temsil edilirler. Bir manyetik alanı temsil etmek için iki farklı vektör kullanılmalıdır. Bir manyetik alanı temsil etmek için; manyetik akı yoğunluğu veya manyetik indüksiyon denen bir tanesi B ile sembolize edilir; manyetik alan kuvveti veya manyetik alan yoğunluğu olarak adlandırılan diğeri, H ile sembolize edilir. Manyetik alan H, tellerdeki akım akışı tarafından üretilen manyetik alan ve manyetik alan B, dahil olmak üzere manyetik alan olarak düşünülebilir.

Yumuşak demir bir silindire sarılmış bir telin içinde bir akım geçtiğinde, manyetizasyon alanı H oldukça zayıftır. Ancak demirin içindeki gerçek ortalama manyetik alan (B) binlerce kat daha güçlü olabilir çünkü B’nin hızlanmasıyla büyük ölçüde artar. Nümerik analiz yöntemi ile artık manyetik alan hesabı yapılabilmektedir.

Manyetik Kuvvet Nasıl Hesaplanır?

Manyetik kuvvet, doğanın dört temel kuvvetinden biri olan elektromanyetik kuvvetin bir sonucu olarak düşünülebilir. Elektronların yüklerinin hareketinden kaynaklanan bir kuvvettir. Aynı hareket yönüne sahip yük içeren iki nesnenin aralarında manyetik bir çekim kuvveti vardır. Benzer şekilde, zıt yönlerde hareket eden yüke sahip nesneler, aralarında itme kuvvetine sahiptir.

İki nesne düşünün. Aralarındaki manyetik kuvvetin büyüklüğü, iki nesnenin her birinde ne kadar harekette ve ne kadar uzakta olduklarında ne kadar yük olduğuna bağlıdır. Kuvvetin yönü, her durumda yükün göreceli hareket yönlerine bağlıdır.

Manyetik kuvveti bulmanın olağan yolu, tek tip bir manyetik alan BBB’de sabit vvv hızında hareket eden sabit bir yük miktarı qqq cinsinden çerçevelenir. Manyetik alanın büyüklüğünü doğrudan bilmiyorsak, bu yöntemi yine de kullanabiliriz çünkü manyetik alanı bilinen bir akıma olan mesafeye göre hesaplamak genellikle mümkündür.

Manyetik kuvvet, Lorentz Kuvvet yasası ile tanımlanır:

manyetizma

Bu formda vektör çapraz çarpımı kullanılarak yazılmıştır. Çapraz çarpımı genişleterek manyetik kuvvetin büyüklüğünü yazabiliriz. \ Thetaθtheta (<180 ^ \ circ <180 ∘ hız vektörü ile manyetik alan vektörü arasında, 180 dereceden küçüktür:

manyetik kuvvet

Kuvvetin yönü sağ el kuralı kullanılarak bulunabilir. Bu kural kuvvetin yönünü açık bir elin yönü olarak tanımlar. Sağ el kuralında olduğu gibi, parmaklar manyetik alanını yönünü ifade eder. Başparmak, pozitif yükün hareket ettiği yönü gösterir. Hareketli yük negatifse, o zaman başparmağın yönünü tersine çevirmeniz gerekir, çünkü kuvvet ters yönde olacaktır. Alternatif olarak, negatif yükü hareket ettirmek için sol elinizi de kullanabilirsiniz.

Manyetik Kuvvet Hesaplama, Sağ El Kuralı, manyetizma
Manyetik Kuvvet Hesaplama

Bazen manyetik alanda akım I taşıyan bir telin üzerindeki kuvveti bulmak isteriz. Bu, önceki ifademizi yeniden düzenleyerek yapılabilir. Hızın bir mesafe / zaman olduğunu hatırlarsak, bir telin L uzunluğu varsa yazabiliriz.

ve akım, saniyede akan yük miktarı olduğundan;

ve bu nedenle;

olarak hesaplanır.

Manyetik Alan ve Kuvvet Hesaplama da Nümerik Çözümler

Manyetik alan ve kuvvet hesaplamak için analitik çözümler olduğu kadar, yazılım teknolojisinin ilerlemesiyle birlikte nümerik çözümler de öne çıkmıştır. Bu kapsamda özellikle Ansys Maxwell bu alanda kullanılan yazılımların başında gelmektedir. Manyetizma konusunda güçlü çözücü yetenekleri bulunan Maxwell ile ürünlerinizin geliştirilmesi sürecinde manyetik simülasyonlar yapabiliriz. Marsis İnovasyon, uzman ekibi ve teknik altyapısı ile elektromanyetik simülasyon teknolojisi ile manyetik alan ve manyetik kuvvet hesapları yapmaktadır. Bizi arayın.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 4 YORUM

BİR YORUM YAZIN

Bu konu hakkındaki görüşünüzü belirtmek ister misiniz?