Bu yazımızda bazı manyetik büyüklükler ve bunların tanımları, kısaca açıklamaları yapılacaktır. Açıklamaları yapılacak manyetik büyüklükler sırasıyla:
- Manyeto Motor Kuvveti (MMF)
- Manyetik Alan Şiddeti (H)
- Manyetik Akı (Φ)
- Manyetik Akı Yoğunluğu (B)
Manyeto motor Kuvveti (MMF)
Manyetik büyüklükler deyince öncelikle manyeto motor kuvvetinden başlamak daha doğru olacaktır. Üzerinde 600 sargı bulunan bir bobinin ucuna bir demir çubuk sokulmuştur. Demir çubuk diğer ucundan bir dinamometre ile asılıp, bobinden 2 amper şiddetinde bir akım geçirildiğinde, oluşan manyetik alan nedeniyle demir çubuk bobin içine bir kuvvetle çekilmiştir. Aynı deney 1200 sargılı bir bobin kullanarak ancak bu kez 1 amper şiddetinde bir akım geçirilerek yapıldığında, çubuğun aynı kuvvetle bobin içine çekildiği saptanmıştır. Çubuğu çeken kuvvet ile bobinden geçen akım ve sargı sayısının burada bir ilişkisi olduğu saptanmıştır. Nitekim sargı sayısı ile geçen akım birbiriyle çarpılırsa her iki deneyde de aynı sonucu verirler(600×2=1200; 1×1200=1200). Buradan manyeto motor kuvveti nedir sorusunun cevabı ortaya çıkar. Manyeto motor kuvveti “akım ve sargı sayısının çarpımı manyeto motor kuvvetini verir.” diye tanımlanabilir.
(teta) θ = I.N θ: manyeto motor kuvveti, I: akım, N: sargı sayısı
Sargı sayısının bir birimi olmayacağından, manyeto motor kuvvetinin birimi aynen akımın birimi, yani amper (A) olur. Elektrik makinaları konusunda manyeto motor kuvveti birimi için amper-sargı (A-w) birimi de zaman zaman kullanılmaktadır.
Elektrik makinalarında manyeto motor kuvveti oluşturan bobinlerin uyarı(ikaz) bobini ya da uyarı sargısı olarak anıldığı unutulmamalıdır.
Manyetik Alan Şiddeti (H)
Manyetik alan şiddeti (H) nedir sorusunu cevaplayabilmek için gerek manyeto motor kuvvetini öğrendiğimize göre açıklamaya başlayabiliriz. Belirli bir manyeto motor kuvveti uzun ya da kısa yapılı bobinler içinde aynı şiddette elde edilebilir. Elde edilen manyeto motor kuvveti alan çizgileri yolu boyunca bir manyetik alan oluşturmaktadır. Uzun yapılı bobin içinde ortalama alan çizgisinin boyu daha uzun ancak kısasına nazaran oluşan alan daha zayıftır. Ortalama alan çizgisi ne kadar kısa olursa, aynı manyeto motor kuvvetinde manyetik alan şiddeti o kadar büyük olur. Yani manyetik alan şiddeti, manyeto motor kuvveti ile ilişkilidir. Manyetik alan ne kadar büyük ya da ne kadar küçük bunu gösteren bir büyüklük olan manyetik alan şiddeti hesaplama için gereken manyetik alan şiddeti formülüne geçelim.
Manyetik Alan Şiddeti Formülü
H = θ / l = (I . N) / l
H: manyetik alan şiddeti, θ: manyeto motor kuvveti, l: ortalama alan çizgisinin boyu
Yukarıdaki formülle birlikte manyetik alan şiddeti nelere bağlıdır öğrenmiş oluyoruz. Manyetik alan şiddeti manyeto motor kuvvetine (dolayısıyla akım ve sargı sayısına) ve ortalama alan çizgisinin boyuna bağlıdır ve vektörel bir büyüklüktür. Yani yönü ve doğrultusu vardır. Ayrıca bu formülden şunu da anlıyoruz ki manyetik alan şiddeti temel bir büyüklük değil manyeto motor kuvveti ve ortalama alan çizgisinin boyu ile manyetik alan şiddeti türetilmiş bir büyüklüktür.
Manyetik Alan Şiddetinin Birimi
Manyetik alan şiddeti birimi nedir sorusu ise manyetik alan şiddetinin birimi A/m (amper/metre) dir şeklinde cevaplanabilir. Çünkü formüle göre sargı sayısının bir birimi olmadığından pay kısmında amper (akım) payda da ise metre (ortalama alan çizgisinin boyu) kalmıştır. Ancak zaman zaman çok eski bir birim olan Örsted (*Danimarkalı bir fizikçi) de kullanılır. Dolayısıyla manyetik alan birimleri demek daha doğru olacaktır. A/m (amper/metre) ve Örsted (Oe) , manyetik alan şiddeti birimleridir. Bu iki birim arasındaki dönüşüm ise aşağıdaki gibi yapılır.
100 Oe = 0,8 A / cm
Manyetik Akı (φ)
Manyetik akı nedir ? Bir bobinin içinden geçen; yani o bobinin bir kutbundan dışarı çıkan alan çizgilerinin toplamı manyetik akı olarak tanımlanır. Manyetik akı sembolü Φ (fi) harfi ile simgelenir ve manyetik akı birimi Volt.saniye ya da Weberdir. Eskiden Maxwell (bir İngiliz fizikçi) birimi kullanılmakta idi ancak şimdi pek fazla kullanılmamaktadır. Manyetik akı birimleri arasındaki dönüşüm ise aşağıdaki gibi yapılmaktadır.
1 Volt.saniye (Vs) = 1 Weber (Wb) = 108 Maxwell (M)
Manyetik Akı Yoğunluğu (B)
Manyetik büyüklükler yazımızda son olarak açıklayacağımız manyetik büyüklüklerden manyetik akı yoğunluğu nedir ? Manyetik indüksiyon diye de tanınan manyetik akı yoğunluğu belirli bir yüzeyden ( örneğin 1 m2) dik geçen manyetik akı miktarıdır. Manyetik akı yoğunluğu birimi Wb/m2 ya da Vs/m2 dir. Maxwell/cm2 ve Gauss gibi birimler de bazen kullanılmaktadır.
Manyetik akı yoğunluğu hesaplama için kullandığımız manyetik akı yoğunlu formülü ise :
B = φ / A B: manyetik akı yoğunluğu φ: manyetik akı A: yüzey
Manyetik akı yoğunluğu birimleri arasındaki dönüşüm ise aşağıdaki gibi yapılır.
1 Weber/m2 = 1 Tesla = 104 Gauss
Örnek: Kutup yüzeyi 25 cm2 olan bir bobinin manyetik akı yoğunluğu 1 Weber/m2 dir. Manyetik akı ne kadardır ?
B = φ / A φ= B. A= 1. 0,0025 = 0,0025 Wb
Demir göbeksiz bobinlerin manyetik akı yoğunluğu (havalı bobinler)
Demir göbeksiz bir bobinin manyetik akı yoğunluğu, manyetik alan şiddeti ne kadar büyük olursa o kadar büyük olur.
B = μ0 . H
B: manyetik akı yoğunluğu, H: manyetik alan şiddeti, μ0: manyetik alan sabiti
Manyetik alan sabiti (μ0) manyetik geçirgenlik katsayısı olarak da anılmaktadır. Manyetik alan sabiti adından da anlaşılacağı gibi belirli bir sabittir, manyetik geçirgenlik katsayısı formülü bu anlamda ancak μ0=B/H olarak ifade edilebilir.
μ0: 1,257 .10-6 Vs/Am
Örnek: Üzerinde 600 sargısı bulunan bir bobinin alan şiddeti 25 A/cm dir. Bunun manyetik akı yoğunluğu
B = μ0 . H = 1,257 . 10-6. 0,25 = 0,00314 Wb/m2
Böylelikle manyetik büyüklükler tanımlanmış ve açıklamaları yapılmış oldu, umarım faydalı olmuştur.
