Tip:
Highlight text to annotate it
X
Manyetik alanın hareketli yük üzerinde kuvvet oluşturduğu gibi
hareketli yük ya da akımın bir manyetik oluşturabileceğini
göreceğiz bu videoda.
Yani bu bir çeşit simetri gibi.
Hesaplama kısmına geldiğimizde
manyetik alan ve elektrik alanın bir paranın iki yüzü
misali elektromanyetik alanın ayrılmaz parçaları
olduğunu daha net bir şekilde göreceğiz.
Ama bunları sonraya bırakıp devam edelim.
Akımın manyetik alan oluşturabileceği konusunda
epey zaman harcadık.
Hareketli bir elektron da manyetik alan oluşturabilir.
-
Mesela bir kürenin etrafında belli bir manyetik alan oluşturabilir
ama şuan konumuz bu değil.
-
Lisede vektörel hesaplar derinlemesine işlenmez,
karşınıza çıkan standart durumlar vardır bunlardan
biri de üzerinden akım geçen tel örneğidir.
Bir tel çizeyim.
Telimiz bu.
Telin üzerinden belli bir akım geçiyor ve bu akım
bir manyetik alan meydana getirir.
Ve manyetik alan telin etrafında eş merkezli daire şeklinde oluşur.
-
Bunu çizeyim.
Daha önce bir cismin dönüş hareketini incelediğimiz
videolardaki şekle benzer bir şey çizeceğim.
Manyetik alan çubuğun arkasından dolanıp ön tarafa doğru
gelir sonra tekrar arkaya doğru gider.
Manyetik alanın yönünü bulmanın diğer bir yolu daha var
Telin sol tarafını ele alalım.
Bu telin düzlemin içinde olduğunu söylersek, sol tarafta
manyetik alan ekrandan dışarıya doğrudur.
Sağ tarafta ise manyetik alan yönü ekrandan içeri doğrudur.
-
Ekrandan ya da sayfadan içeri diyebiliriz.
Bunu hayal edebildiniz mi?
Bu çizdiğim noktalar ekranla manyetik alanın kesiştikleri
yerler olsun.
Buradaki manyetik alanlar ekranın arkasında kalır.
Bu tarafta ise ekranın önündedir.
Manyetik alanın yönü telin sol tarafında ekrandan dışarıyı
sağ tarafında ise ekranın içini işaret eder.
Umarım yönü nasıl bulduğumuzu anlamışsınızdır.
Peki bu yönde döndüğünü nereden biliyoruz?
Dönüş yönünü belirleyen daha önce öğrendiğimiz vektör çarpımıdır.
-
Ama illa bu yolu kullanmak zorunda değiliz.
Burada kullanabileceğiniz farklı bir sağ el kuralı var.
-
Bu kurala göre, teli sağ elinizle tuttuğunuzu düşünmeli ve
sağ elinizin baş parmağı akım yönünü işaret etmelidir.
-
Sağ elinizle teli tutup baş parmağınızı akım yönüne
koyduğunuzda parmaklarınızı dönüş yönünde içeriye
doğru kıvırmalısınız.
Bunu hemen çizeyim.
Maviyle çizeceğim.
Bu baş parmağım ve o telin ucuna doğru yöneliyor.
-
Sonra elimi tel etrafında kıvırıyorum.
Bunlar eklem yerlerim.
Bu çizdiğim ise damarlar.
Bunlar da tırnaklarım.
Aynı zamanda da bu teli tutuyorum.
Bir tel çizeyim.
Teli buraya tekrar çizdiğimde, baş parmağımın akım yönünde
olduğunu görürüz.
Bu ezberleyebileceğiniz farklı bir yöntem.
Peki manyetik alanın yönü ne?
Manyetik alanın yönü parmaklarımın yönündedir.
Telin bu tarafında manyetik alanın yönü ekrandan dışarıya doğrudur.
-
Diğer tarafta ise elim içeriye doğru girer yani manyetik alan
ekrandan içeriye doğrudur.
-
Her iki tarafta da yönleri bulduk.
Peki büyüklüğünü nasıl ölçeriz?
Hesaplamadan önce soru ve şekli biraz daha inceleyelim.
-
Tele yaklaştıkça manyetik alanın daha kuvvetli ,
uzaklaştıkça da manyetik alanın etkisinin azalacağını
rahatlıkla görebilirsiniz.
Manyetik alanın etrafa yayıldığını hayal ederseniz bunu
daha rahat anlayabilirsiniz.
Değişik benzetmelerle aklınızı karıştırmak istemem.
Ama manyetik alanı etrafa yayıldığını hayal ederseniz epey
geniş bir çevreye dağıldığını
-
Manyetik alanın büyüklüğünü hesaplayabilmeniz için bir
formül vereceğim.
Manyetik alan formülünde vektörel çarpımı da kullanacağız
ama endişelenmeyin.
-
Asıl amacımız böyle bir akım verildiğinde manyetik alanın
yönünü bulabilmek.
Eğer akım aşağı doğru olsaydı manyetik alan yönleri
şuanki yönlerinin tersi olurdu.
Ama telin etrafında hala eş merkezli olurdu.
-
Her neyse, manyetik alanın büyüklüğü nedir?
Manyetik alanın büyüklüğü mü çarpı akım bölü 2 çarpı pi çarpı r dir.
Mu yunan alfabesinden bir harftir.
-
Bu formül şuana kadar yaptıklarımızın özeti sayılır.
-
r tele olan uzaklıktır ve formülde paydada yer aldığı için
telden uzaklaştıkça manyetik alanın büyüklüğünün azalacağını
rahatlıkla görebiliriz.
İki çarpı pi çarpı r ise çemberin çevre formülünü anımsatır.
-
Bunun çemberin çevre formülü olmasının güzel bir yanı var.
Henüz kanıtları kanıtları tam olarak yapmadık.
Ama formüle baktığımızda çemberin çevresine benzemesi
bize bir önsezi sağlar.
-
Peki bu önsezi ne olabilir?
Evet önsezi, bu noktada manyetik alan bir çember şeklinde olmasıdır.
-
Telin etrafında eşit yarıçap uzaklıklarında manyetik alanın büyüklüğü eşittir.
Mu nedir? u'ya benzeyen birşey.
Mu, telin bulunduğu ortamın manyetik alan geçirgenliğidir.
-
Yani manyetik alanın büyüklüğü telin suyun mu havanın mı
vakumun mu ya da bir metalin mi içinden geçtiğine
göre değişir.
-
Lisede fizik derslerinde telin bulunduğu ortamı hava
olarak kabul edilir ve çözülür.
Hava ve vakum için Mu'nun değeri hemen hemen aynıdır.
-
Bu vakumun geçirgenliği olarak adlandırılır.
Ama değerini unuttum,buna daha sonra bakarım.
-
-
-
Şimdi bir soru çözelim, yapmamız gereken sadece formüldeki
sembollerin değerlerini yerine yazmak.
Diyelim ki bu telin üzerinden bir akım geçiyor ve bu akımın
değeri de 2 amper olsun.
-
-
Telin 3 metre uzağında bir nokta seçip işaretliyorum.
-
-
Bize sorulan bu noktada manyetik alanın büyüklüğü ve yönü nedir?
-
Büyüklüğü bulmak kolay.
Sadece sayıları yerine yazacağız.
Manyetik alanın büyüklüğünü bulmak için vakumun geçirgenlik
katsayısı Mu ile akımı çarpıp çıkan sonucu 2.pi.r ye
bölmemiz gerekiyor.
Mu sadece bir sabit,akım da 2 amper.
-
r'nin de 3 metre olduğunu biliyoruz.
-
Paydada 2 pi çarpı 3 var.
Payda Mu ve akımdan gelen 2 amper var.
-
Pay ve paydadaki 2 ler birbirini götürür.
Geriye kalanları hesap makinesiyle hesaplayalım.
-
Formülde neredeyse sadece Mu kaldı bu şaşırtıcı bir olay.
-
-
Boşluğun manyetik alan geçirgenliği Mu sıfırdır ve
Mu sıfırı hesap makinesindeki bu 4 butona basarak bulabiliriz.
-
Burada birçok katsayı var, ama biz bunları aramıyoruz.
-
Butonlara basmaya devam edelim.
-
Evet sonunda bulduk.
Mu sıfır işte bu tam da aradığımız şey.
Boşluğun geçirgenlik sabitine ihtiyacımız vardı onu da bulduk.
-
Şimdi 3 pi ye bölelim.
Pi' yi de hesap makinesinden yazabilirsiniz.
-
-
Paydaya 3 pi'yi de yazdık.
Cevap 1.3 çarpı 10 üzeri eksi 7.
Birimi de tesla.
Evet bu noktada oluşan manyetik alan 1.3 çarpı 10 üzeri eksi 7 tesla.
-
Çok küçük bir manyetik alan.
Televizyon setinizin arkasından çıkan tellerin çevresinde
metal nesnelerin olmama sebebi budur.
Umarım video telin etrafında oluşan manyetik alanı
anlamanıza yardımcı olmuştur.
Hareketli yükler manyetik alandan etkilendikleri
ya da manyetik alanın akım oluşturması gibi
hareketli yükler ve akım da manyetik alan oluşturabilir.
-
Simetrik çalışan bu durumu anladığınızı umuyorum.
-
Aynı simetri elektrik alan için de geçerli.
Sabit bir yük yine sabit bir elektrik alan tarafından itilir ya da çekilir.
-
Aynı zamanda bu yük kendi sabit elektrik alanını oluşturur.
Bu her zaman aklınızda olsun.
Fizik çalıştıkça elektrik ve manyetik alanın bir paranın iki
tarafı gibi olduğunu göreceksiniz.
-
Farklı bir referans sistemini düşündüğünüzde hareket eden
bir cismin burada oluşturduğu bu manyetik alan gibidir.
-
Tel boyunca hareket eden bir şey olsaydı ise statik olarak görünürdü.
-
Yani aynı zamanda elektrik alana benzer.
-
Şimdilik burada kalalım.
Bir sonraki videoda birbirine paralel 2 tane akım taşıyan telimiz
olduğunda neler olacağını göreceğiz.
-
Onların birbirini çekeceğini ya da iteceğini tahmin edersiniz.
-
Sonraki videoda görüşürüz.