Elektrik Akımı Manyetik Etkisi

Bobinlerde Demir Çekirdek Rolü

demir çekirdek

Havalı bir bobin içinden akım geçirip, bu bobin demir parçacıklarına yaklaştırıldığında, demir parçacıklarının çekildiği kuşkusuzdur. Bu kez aynı bobinin göbeğine bir demir çekirdek geçirilip deney tekrarlandığında demir parçacıklarını daha uzaktan ve daha kuvvetle çekildiği izlenecektir. Buradan manyeto motor kuvveti değişmez kaldığı halde, demir çekirdekli bir bobinin daha büyük bir mıknatıslık etkisi olduğu sonucuna varılır.

Nitekim: Demir çekirdek, bir bobinin manyetik akısını kuvvetlendirir.

demir çekirdek ile ekranlama , blendaj Manyetik akının kuvvetlendirilme nedeni demir içindeki elementer mıknatısların hizalanmasıdır. Bunun sonucu demir içinde ayrıca alan çizgileri oluşur ve bobinin alan çizgileri demir içine çekilir. Demir alan çizgilerini havaya nazaran daha iyi ilettiğinden bobinin manyetik akısı kuvvetlenmektedir. Demirin alan çizgilerini üzerine çekme özelliğinden ekranlama-blendaj da çok faydalanılır. Örneğin çok hassas ölçü aletleri demir kutular içinde blendajlanarak dış alanların etkisinden uzak tutulur.

Demir Çekirdek Mıklatıslanma Karakteristiği

Havalı bir bobinin manyetik akı yoğunluğu geçen akımla ya da alan şiddeti ile aynı oranda azalıp çoğalır. Aynı durum demir çekirdekli bir bobinde ortaya çıkmaz. Akım yükseldikçe demir çekirdek içindeki bütün elementer mıknatıslar hizalandığı an, manyetik akı artık demir tarafından kuvvetlendirilemez; yani demir manyetik olarak doymuştur. Bu nitelik, yatay eksene alan şiddeti (H) ve dikey eksene akı yoğunluğu (B) işlenmek suretiyle bir grafikte gösterilirse mıknatıslanma karakteristiği elde edilir.

Manyetik akı yoğunluğunun (B) alan şiddetine (H) bağımlılığı bütün manyetik malzemelerde farklı farklıdır. Şekilde gösterilen mıknatıslanma karakteristikleri deneme sonucu bulunmuştur.

Demir çekirdek bobinlerin manyetik akı yoğunluğu

Demir çekirdekli bir bobinin manyetik akı yoğunluğu, manyetik iletkenlik (geçirgenlik) ya da permeabilite (μ)  ve manyetik alan şiddeti ne kadar büyük olursa o kadar büyük olur.

B = μ . H

B: manyetik akı yoğunluğu          μ: permeabilite(geçirgenlik)     H: manyetik alan şiddeti

Manyetik malzemeler alan çizgilerini havaya göre daha iyi iletirler. Manyetik iletkenlik (μ) alan sabitesine (μ0) ve çekirdekte kullanılan malzemenin permeabilite katsayısına (μr) bağlıdır.demir çekirdek permeabilite(geçirgenlik) sayısı

μ = μ0 . μr

μ: manyetik iletkenlik               μ0: alan sabitesi           μr: malzemenin permeabilite sayısı

Çekirdekte kullanılan malzemenin permeabilite sayısı (μr) sabit bir sayı değildir. Manyetik alan şiddetine bağlı olarak değişir. Mıknatıslanma karakteristiği yardımıyla özel olarak saptanır.

Histerezis Eğrisi

U şeklinde bir demir çekirdek, masanın bir köşesine mengene ile tutturulmuş ve üzerine 300 sargı bulunan bir bobin bu çekirdek üzerine geçirilmiş olsun U göbeğin ağız kısmına bir demir plaka kapatılıp, bobinden 2 A şiddetinde bir akım bir an için geçirilip kesildiğinde plakanın çok kuvvetli bir şekilde U göbeğe yapışıp kaldığı gözlenecektir.demir çekirdek histerezis eğrisi

Akımın kesilmesiyle manyetik alan şiddetinin sıfır olmasına rağmen, plakanın yapışıp kalmasının sebebi: çekirdekte bir manyetik akı yoğunluğunun artık olarak kalmasıdır. Bu kalıcılık remanens nedir sorusunun cevabıdır. Bu kalıcılık Remanens (Br) olarak tanınır. Yukarıda anlatılan deney bu kez bobinin uçları değiştirilmek suretiyle akım yönünü çevirerek tekrarlanırsa, U göbeğe yapışıp kalmış plakanın kolayca alınabileceği görülecektir. Nitekim bobinden ters yönde akım geçirmekle alan şiddetinin yönü değişmiş ve remanens giderilmiştir. Remanensin giderilmesi için gerekli alan şiddeti koersif alan şiddeti (Hc) olarak anılır. Eğer yapılan bu ikinci deneyde akım yükseltilirse, tekrar remanens hali oluşacak ve bu halin giderilmesi ancak ters yönde akım geçirilmesi ile mümkün olacaktır.

Manyetik alan şiddeti ile manyetik akı yoğunluğu arasındaki bu bağımlılık Histerezis eğrisi ile gösterilir. Manyetik alan şiddeti çekildikten sonra manyetik akı yoğunluğu elementer mıknatısların iç sürtünmeleri nedeniyle yitirilmemektedir.

Histerezis Kayıpları

Alternatif akımda elementer mıknatıslar devamlı titreşme halindedir. Bu titreşimlerin oluşturduğu iç sürtünmeler nedeniyle demir ısınır(örneğin trafoların çalışırken ısınması). Bu ısınma dolayısıyla ortaya çıkan kayıplar histerezis kayıpları olarak anılır. Histerezis eğrisinin kaplamış olduğu alan bu kayıpların bir ölçüsü olmaktadır.sert ve yumuşak manyetik malzeme histerezis eğrisi

Devamlı mıknatıslar bir kerelik mıknatıslanmadan sonra büyük bir remanens tutmalı ve bu remanens(Br) yabancı alanların etkisi ile yitirilmemelidir. Bu nedenle devamlı mıknatıslar büyük bir koersif alan şiddetine (Hc) sahip olmalıdır. Alternatif akım tarafından devamlı ve değişken mıknatıslaştırılacak manyetik malzemeler (örneğin:trafo sacları) küçük bir koersif alan şiddetine(Hc) sahip olmalıdır.

Antimanyetikleştirme

Örneğin saat ve aletlerin antimanyetikleştirilmesinde cismin içindeki elemanter mıknatıslar tekrar düzensiz duruma getirilir. Bu işlem iş parçası (saat parçaları vb.), üzerinden alternatif akım geçen bir bobin içinden yavaş yavaş çekilerek uygulanır. Alternatif akım nedeniyle manyetik alan şiddeti devamlı yön ve değerini değiştirir. İş parçasının bobinden çıkarılması anında ortalama alan çizgisi gittikçe uzar. Manyetik alan şiddeti ve bununla birlikte demirin mıknatıslanması her iki yönde gitgide küçülerek histerezis eğrisi görülen durumunu alır.

antimanyetikleştirme sırasında histerezis eğrisi

Sert manyetik malzemelerde bu işlem, remanens hali giderilinceye dek birkaç kez tekrar edilmelidir.

Bir çok yerde antimanyetik deyimi yanlışlıkla mıknatıslanamaz olarak anlaşılmaktadır. Nitekim bir çok kişi antimanyetik saatlerini mknatıslara tutarak bozmaktadır. Antimanyetiklik malzemedeki mevcut mıknatıslığın alınması olup, hiçbir zaman mıknatıslanamaz anlamına gelmemelidir.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.