Manyetik alan içinde akım geçiren iletken elektrik akımının oluşturduğu manyetik alanı kanıtlar.Şekil-1’de atnalı şeklindeki bir mıknatısın kutupları arasında her iki ucu metal bantlarla asılmış bir alüminyum çubuk bulunmaktadır. Metal bantlar ayarlı bir doğru akım kaynağının kutuplarına bağlanıp şekilde görülen yönde bir akım geçirildiğinde, alüminyum çubuğun dışarı doğru itildiği görülür. Aynı deney akım yönü değiştirilmek suretiyle tekrarlandığında alüminyum çubuğun bu kez içeri çekildiği gözlenir.
Alüminyum manyetik metal sınıfından olmamasına rağmen, mıknatıs alanından bu kadar etkilenmesi yani manyetik alan içinde bulunan iletkenin hareketi üzerinden geçen elektrik akımının bir sonucudur.
Elektrik akımının manyetik etkisi yazımızda üzerinden akım geçen bir iletkenin çevresinde halkalar şeklinde manyetik alan oluştuğundan ve bu manyetik alan yönünün iletkenden geçen manyetik alan yönüne bağlı olduğundan bahsetmiştik. Şekil-1’de anılan deney, şekil-2’de alan çizgileri gösterilerek daha kolay anlaşılabilir. Burada ilk şekilde akım geçirmeyen bir iletkenin içinde bulunduğu manyetik alan; ikinci şekilde manyetik olmayan bir alan içinde akım geçiren iletkenin oluşturduğu manyetik alan görülmektedir. Üçüncü şekilde akım geçiren iletken manyetik alan içerisine sokulmuştur. Dikkat edilirse iletkenin sol tarafındaki alanın yönü mıknatıs alanı yönünün tersine; sağ tarafındaki alanın yönü mıknatıs alanı yönünde olduğu görülür. Bundan dolayı alanlar sol tarafta karşı karşıya gelip zayıflamış, sağ tarafta birleşerek kuvvetlenmiştir. Bunun sonucu sağdan sola doğru iletkeni iten bir kuvvet oluşur. Dördüncü ve beşinci şekillerde aynı görüş altında iletkenden geçen akım yönü ve mıknatısın kutupları değiştirilmek suretiyle oluşan kuvvetler gösterilmiştir. Manyetik alan içinde hareket eden iletken kavramı bu şekilde netliğe kavuşmuş olur.
Akım geçiren bir iletken manyetik alan içinde sapar. Saptıran kuvvetin yönü, manyetik alanın ve elektrik akımının yönüne bağlıdır.
Sol El Kuralı
Bir manyetik alan içerisinde hareket eden iletkenin yönü Sol el kuralı ile bulunur.
Sol El Kuralı: Motor kuralı diye de bilinen bu kuralda: sol elin avuç içi N kutbuna bakacak şekilde tutulur. 4 kapalı parmak akım yönünü gösterecek şekilde tutulduğunda açılmış baş parmak iletkenin hareket yönünü gösterir.
İletkeni hareket ettiren kuvvetin oluşumu ve yönü yanı sıra, bu kuvvetin şiddeti de göz önüne alınması gereken bir unsurdur. Nitekim şekil-1’de gösterilen deneyde iletkenden geçen akım yükseltildiğinde, sapmanın daha büyük olduğu; buna karşın mıknatıs kutupları arasına bir demir plaka kapatıldığında, sapmanın küçüldüğü izlenecektir. Bu oluşumların akım şiddeti ile manyetik akı yoğunluğu sonuçları olduğu kuşkusuzdur.
Buradan:
Manyetik alan içinde akım geçiren iletkene etkiyen kuvvet manyetik akı yoğunluğu ve akım şiddeti ile birlikte artar.
şekil-4’te aynı deney yan yana konulmuş ve aynı akı yoğunluğuna sahip iki mıknatıs ile tekrarlandığında sapmanın yine büyüdüğü anlaşılacaktır. Ancak bu oluşumdan hiç bir şekilde, iki mıknatısın yan yana getirilmesiyle, manyetik akı yoğunluğunun büyütüldüğü sonucuna varılamaz. Gerçekte iletkenin boyundan geçen manyetik alan genişletilmiştir. Buna etkin iletken boyu denilirse:
Manyetik alan içinde akım geçiren iletkene etkiyen kuvvet iletken boyu ile artar.
Manyetik bir alan içinde üzerlerinde aynı akımın dolaştığı bir kaç iletken bulunuyorsa etkiyen kuvvet iletkenlerin sayısı kadar artar.
F = B . I . l . n
F: kuvvet
B: manyetik akı yoğunluğu
I: akım
l: etkin iletken boyu
n: iletken sayısı
Örnek: Bir doğru akım motorunun kutupları arasındaki manyetik akı yoğunluğu 1 Wb/m2 dir. Rotorunda 400 sargısı bulunan motordan 1 A şiddetinde bir akım geçmektedir. Bir sargının etkin iletken boyu 150 mm olduğuna göre rotoru çeviren kuvvet:
F=B.I.l.n = 1. 1. 0,15. 400 = 60 N ≈ 6 kg
Sigorta şalterlerinde ve otomatik şalterlerde devre kesme anında oluşan elektrik arkı mıknatıs kullanmak suretiyle söndürülebilmektedir. Elektrik arkı gerçekte gaz halinde bir iletkendir. Bu nedenle elektrik arkı da bir metal iletken gibi çevresinde manyetik alan oluşturur. Eğer arkın oluştuğu yere bir sürekli mıknatıs konulursa, üzerine etkiyen kuvvet nedeniyle ark kontaklardan uzaklaştırılmış ve dolayısıyla söndürülmüş olur.
