💡 11. Sınıf Fizik: Elektromanyetik indüklenme Çözümlü Örnekler

Manyetik akı miktarını bulmak için yüzey alanı ile manyetik alan şiddetinin çarpımı kullanılır. Çerçeve manyetik alana dik olduğu için açı çarpanı \( \cos(0) = 1 \) alınır.

• Verilenler: \( B = 0,4 \text{ T} \), \( A = 0,5 \text{ m}^2 \)
• Formül: \[ \Phi = B \cdot A \]
• Hesaplama: \[ \Phi = 0,4 \cdot 0,5 \]
• Sonuç: \[ \Phi = 0,2 \text{ Wb} \]

✅ Çerçevenin içinden geçen manyetik akı \( 0,2 \text{ Weber} \) olarak bulunur.

Faraday İndüksiyon Kanunu'na göre oluşan emk, akı değişim hızı ve sarım sayısı ile doğru orantılıdır.

• Akı değişimi: \[ \Delta \Phi = \Phi_{son} - \Phi_{ilk} \]
• \[ \Delta \Phi = 0,4 - 1,2 = -0,8 \text{ Wb} \]
• Zaman değişimi: \( \Delta t = 0,2 \text{ s} \)
• Sarım sayısı: \( N = 50 \)
• Formül: \[ \epsilon = -N \cdot \frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \]
• Hesaplama: \[ \epsilon = -50 \cdot \frac{-0,8}{0,2} \]
• \[ \epsilon = -50 \cdot (-4) \]
• Sonuç: \[ \epsilon = 200 \text{ V} \]

✅ Bobinde oluşan indüksiyon emk'sı \( 200 \text{ Volt} \) değerindedir.

Manyetik alan içerisinde hareket ettirilen iletken tellerin uçları arasında oluşan emk "Bavul" formülü ile hesaplanır.

• Manyetik alan: \( B = 2 \text{ T} \)
• Hız: \( v = 10 \text{ m/s} \)
• Uzunluk: \( L = 0,5 \text{ m} \)
• Formül: \[ \epsilon = B \cdot v \cdot L \]
• Hesaplama: \[ \epsilon = 2 \cdot 10 \cdot 0,5 \]
• Sonuç: \[ \epsilon = 10 \text{ V} \]

✅ Telin uçları arasında \( 10 \text{ Volt} \) değerinde bir potansiyel fark oluşur.

Lenz Kanunu, doğadaki "eylemsizlik" prensibinin elektromanyetizmadaki karşılığıdır.

• 1. Adım: Mıknatıs bobine yaklaştığında, bobin içindeki manyetik akı artar.
• 2. Adım: Sistem bu artışı engellemek (azaltmak) isteyecektir.
• 3. Adım: Bobin, mıknatısın yaklaşan kutbuna (örneğin N kutbu) zıt yönde bir manyetik alan oluşturacak şekilde indüksiyon akımı üretir.
• 4. Adım: Bu durum, bobinin mıknatısa bakan ucunun mıknatısla aynı kutup gibi davranmasına ve mıknatısı itmesine neden olur.

✅ Sonuç olarak; indüksiyon akımı, kendisini oluşturan nedene (mıknatısın hareketine) karşı koyacak yönde oluşur.

İndüksiyonlu ocakların çalışma mantığı tamamen elektromanyetik indüklenme prensibine dayanır:

• Ocağın içindeki bobinlerden yüksek frekanslı alternatif akım geçer.
• Bu akım, tencerenin tabanında sürekli değişen bir manyetik alan oluşturur.
• Değişen manyetik alan, metal tencerenin tabanında Eddy (Girdap) Akımları adı verilen indüksiyon akımları oluşturur.
• Metal tencerenin direncinden dolayı bu akımlar ısı enerjisine dönüşür ve tencere ısınır.

✅ Bu yöntem sayesinde enerji doğrudan tencereye aktarılır, ocak yüzeyi ise sadece tencereden gelen ısıyla ısınır.

Özindüksiyon emk'sı, devredeki akım değişimine karşı koymak amacıyla oluşur.

• Akım değişimi: \[ \Delta i = i_{son} - i_{ilk} \]
• \[ \Delta i = 2 - 5 = -3 \text{ A} \]
• Zaman: \( \Delta t = 0,1 \text{ s} \)
• Özindüksiyon katsayısı: \( L = 0,2 \text{ H} \)
• Formül: \[ \epsilon_{oz} = -L \cdot \frac{\Delta i}{\Delta t} \]
• Hesaplama: \[ \epsilon_{oz} = -0,2 \cdot \frac{-3}{0,1} \]
• \[ \epsilon_{oz} = -0,2 \cdot (-30) \]
• Sonuç: \[ \epsilon_{oz} = 6 \text{ V} \]

✅ Devrede oluşan özindüksiyon emk'sı \( 6 \text{ Volt} \) değerindedir.

Metal dedektörleri, elektromanyetik indüklenme ve akı değişimi prensiplerini kullanır:

• Dedektörün içindeki bobinlerden geçen akım, cihazın içinden geçilen bölgede bir manyetik alan oluşturur.
• Kişi dedektörden geçerken üzerinde metal bir nesne varsa, bu metal nesne dedektörün manyetik alanını bozar (akı değişimi).
• Bu değişim, dedektörün alıcı bobinlerinde küçük bir indüksiyon akımı tetikler.
• Cihazın elektronik devresi bu akımı algılar ve sesli uyarı (sinyal) verir.

✅ Yani dedektörler, metalin manyetik alanı değiştirmesi sonucu oluşan indüksiyon akımını tespit eder.

Akı değişimi üzerinden emk hesabı yapılır. Halkada tek sarım olduğu için \( N = 1 \) alınır.

• İlk Akı: \[ \Phi_1 = B_1 \cdot A = 0,5 \cdot 0,1 = 0,05 \text{ Wb} \]
• Son Akı: \[ \Phi_2 = B_2 \cdot A = 1,5 \cdot 0,1 = 0,15 \text{ Wb} \]
• Akı Değişimi: \[ \Delta \Phi = 0,15 - 0,05 = 0,1 \text{ Wb} \]
• Zaman: \( \Delta t = 2 \text{ s} \)
• Formül: \[ \epsilon = -\frac{\Delta \Phi}{\Delta t} \]
• Hesaplama: \[ \epsilon = -\frac{0,1}{2} \]
• Sonuç: \[ \epsilon = -0,05 \text{ V} \]

✅ Oluşan indüksiyon emk'sının büyüklüğü \( 0,05 \text{ Volt} \)'tur. (Eksi işareti yön belirtir).