Manyetik alan ve kuvvetler Manyetizma  Magnetler.

... konulu sunumlar: "Manyetik alan ve kuvvetler Manyetizma  Magnetler."— Sunum transkripti:

1 Manyetik alan ve kuvvetler Manyetizma  Magnetler

2 Manyetizma  Manyetik kuvvetler

3 Manyetizma  Yeryüzünün manyetik alanı

4 Manyetik kutupların varlığı yönündeki çoğu araştırmalar elektrik yükünün kuantumlanmasını(QM sistemi içinde) açıklayabilmektedir(Dirac tartışması) Hiçbir kutup bulunamadı: Manyetizma  Manyetik kutuplar Belki elektrik yükler gibi manyetik yüklerde vardır. Bunun gibi bir varlık,manyetik kutup olarak adlandırılır. (yada manyetik yükler). Bu manyetik yükü nasıl izole edersiniz? Bir kalıp magneti yarıdan kesmeyi deneyelim: NS NNSS Bir tek elektron bile bir manyetik “dipol”e sahiptir!

5 Manyetizma  Manyetik alan kaynağı Şayet manyetik yük yoksa manyetik alan kaynağı nedir? Cevap : Hareketli elektrik yükü! Örneğin, Silindiri çevreleyen teldeki akım (solenoit) kalıp magnettekine çok benzer bir alan üretir. Bu yüzden, kalıp magnet tarafından üretilen alan kaynağını anlamak, bulk madde içerisinde atomik seviyelerdeki akımı anlamakta yatar. Çekirdek etrafındaki elektronların orbitalleri elektronların “spin” gerçeği (çok önemli etki)

6 Manyetizma  Manyetik alan çizgileri

7 Manyetizma  Manyetik alan

8 Manyetizma  Manyetik kuvvet (Lorentz kuvveti)

9 Manyetizma  Manyetik kuvvet Manyetik kuvvetlerin bileşenleri

10 Manyetizma  Manyetik kuvvet Manyetik kuvvet F x x x v B q  v B q F = 0  v B q F 

11 Manyetizma  Manyetik kuvvet Manyetik alanın birimleri

12 Manyetizma  Manyetik kuvvet Manyetik kuvvet ve Elektrik kuvvet karşılaştırması

13 Manyetik alan çizgileri ve Akı  Manyetik alan çizgileri

14 Manyetik alan çizgileri ve Akı

15  Manyetik alan çizgileri Manyetik alan çizgileri ve Akı Bir elektrik dipolün elektrik alan çizgileri Bir kalıp magnetin manyetik alan çizgileri

16  Manyetik alan çizgileri Manyetik alan çizgileri ve Akı

17  Manyetik alan çizgileri Manyetik alan çizgileri ve Akı

18  Manyetik akı Manyetik alan çizgileri ve Akı A alanıB  BB Bir yüzeyden geçen manyetik akı

19  Manyetik akı Manyetik alan çizgileri ve Akı Birimler:  Manyetizma için Gauss yasası Hiçbir manyetik kutup gözlenmedi!

20  Durum 1: Manyetik alana dik hız Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi υ B ye dik Parçacık B ye dik düzlemdeki bir yörüngede sabit υ hızında hareket eder F/m = a merkezcil ivmeyi verir, böylece

21  Durum 1: Manyetik alana dik hız Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi

22  Durum 1: Manyetik alana dik hız Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi Hız seçici

23  Durum 1: Manyetik alana dik hız Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi Kütle spektrometresi

24  Durum 1: Manyetik alana dik hız Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi Kütle spektrometresi

25  Durum 1: Manyetik alana dik hız Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi Kütle spektrometresi

26  Durum 1:Manyetik alana dik hız Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi Kütle spektrometresi

27  Durum 2:Genel durum Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi υ B ile herhangi bir açı yapmışsa. υ yi iki bileşene ayırmakla başlayalım

28  Durum 2: Genel durum Bir manyetik alandaki yüklü parçacıkların hareketi

29  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

30  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

31  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

32  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1 Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

33  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1 Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

34  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1 Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

35  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1 Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

36  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 1 Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

37  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 2 Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

38  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 2 Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

39  Bir akım (düz tel ) üzerindeki manyetik kuvvet : Örnek 2 Akım taşıyan bir iletken üzerindeki manyetik kuvvet

40  Manyetik alana paralel ilmek düzlemi Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork

41  İlmek düzlemi : Genel durum Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork

42  İlmek düzlemi ve manyetik moment

43 Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork  İlmek düzlemi : Manyetik Moment

44 Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork  İlmek düzlemi : Manyetik moment Benzer manyetik dipol moment formülü herhangi bir şekildeki düzlemsel ilmek için geçerlidir. Herhangi bir böyle ilmek şekildeki gibi birbirine geçmiş dikdörtgenler ile doldurulabilir. Herbir alt ilmek NI akımı taşımak için yapılmıştır.Şimdi bütün iç tellerin sıfır akım taşıdığını ve sonucun olmadığını göreceksiniz. Buna rağmen her bir alt ilmek, alanıyla orantılı μ ye sahiptir.

45 Bir akım ilmeği üzerindeki kuvvet ve tork  Bir manyetik dipolün potansiyel enerjisi

46 Uygulamalar  Galvanometre Bir akım ilmeği üzerinde bir tork oluşturabilen bir magneti göz önüne alalım – alan ile ilmeğin “dipol moment” leri sıralanır. –Bu resimde ilmek (ve böylece ibre) saat yönünde dönmek istemektedir. –Sıçrama, zıt yönde bir tork meydana getirir. –İbre denge pozisyonunda kalacaktır. Artan akımla  μ = I Area artar  B dolay tork artar  İbre açısı artar Azalan akımla  μ azalır  B dolayı tork azalır  İbre açısı azalır

47 Uygulamalar  Motor Hafifçe ilmek eğilir  Manyetik torktan dolayı yenilenen kuvvet  Titreşimler Şimdi ilmeğin manyetik momenti gibi dönen akım da B ile yönlenir  μ ile B ters yönlenene kadar ilmek çevresinde eğilmeye devam eder. Akım ters döner  Manyetik tork ilmeğe ters tepki verir.  Sabit durumdaki dönüş devam eder.

48 Uygulamalar  Motor (cont’d)

49 Uygulamalar  Motor Daha da iyi bir şekilde  Her yarım dönüşte akım değişik yönlere sahip olur.  Tork tüm zamanda hareket eder. İlmekteki akımı değiştirmek için iki yol: 1.Sabit bir voltaj kullanılır, fakat devre değişir (örneğin, her yarım dönme bağlantısı kırılır)  DC motorları 2. Akım sabit tutulur, kaynak voltajı salınır.  AC motorları V S I t

50 Uygulamalar  Hall etkisi E H Hall alanı E L = υ d ×B alanı ile dengeye gelinceye kadar yükler kenar kısımlarda hareket eder.Böylece Ölçülen Hall voltajı (Hall emk) + --- ++ Yükler toplanır dir ve n ölçülebilir