Faraday Formülü
Faraday formülü, bir iletkenden geçen elektrik akımının, iletkenin manyetik alanına uyguladığı kuvveti hesaplamak için kullanılan bir denklemdir. Formül, İngiliz fizikçi Michael Faraday tarafından 1831 yılında keşfedilmiştir.
Faraday formülü şu şekildedir:
F = I * L * B * sin(θ)
- F, iletkene uygulanan kuvvettir (Newton)
- I, iletkenden geçen akımdır (amper)
- L, iletkenin uzunluğudur (metre)
- B, iletkenin bulunduğu manyetik alanın şiddetidir (Tesla)
- θ, iletkenin manyetik alanla yaptığı açıdır (radyan)
Faraday formülü, birçok alanda kullanılır. Örneğin, elektrik motorları, jeneratörler, manyetik ayırıcılar ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) cihazları gibi cihazlarda kullanılır.
Faraday Formülünün Türetilmesi
Faraday formülü, Lorentz kuvvet yasasından türetilebilir. Lorentz kuvvet yasası, hareketli bir yükün, elektrik ve manyetik alanların etkisi altında maruz kaldığı kuvveti hesaplamak için kullanılır.
Lorentz kuvvet yasası şu şekildedir:
F = q * (E + v x B)
- F, yüke uygulanan kuvvettir (Newton)
- q, yükün büyüklüğüdür (Coulomb)
- E, yükün bulunduğu elektrik alanının şiddetidir (Volt/metre)
- v, yükün hızıdır (metre/saniye)
- B, yükün bulunduğu manyetik alanın şiddetidir (Tesla)
Faraday formülünü türetmek için, Lorentz kuvvet yasasını bir iletkenden geçen akıma uygulayabiliriz. İletkenden geçen akım, iletkende hareket eden elektronlardan oluşur. Elektronlar, negatif yüklü parçacıklardır. Bu nedenle, Lorentz kuvvet yasasına göre, elektronlar elektrik alanının ve manyetik alanının etkisi altında bir kuvvete maruz kalırlar.
İletkenden geçen akımın yönü, elektronların hareket yönüne göre belirlenir. Elektronlar, iletkende negatif uçtan pozitif uca doğru hareket ederler. Bu nedenle, iletkenden geçen akımın yönü, negatif uçtan pozitif uca doğrudur.
İletkenden geçen akımın yönü, manyetik alanın yönüne dik ise, elektronlar manyetik alan tarafından dairesel bir yörüngede hareket etmeye zorlanırlar. Bu dairesel hareket, elektronların iletkende bir Lorentz kuvvetine maruz kalmalarına neden olur.
Lorentz kuvveti, elektronları iletkende hareket etmeye zorlar. Bu hareket, iletkende bir elektrik akımı oluşturur. Elektrik akımı, iletkende bir manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan, iletkenin dışındaki manyetik alanla etkileşime girer. Bu etkileşim, iletkene bir kuvvet uygular.
İletkene uygulanan kuvvet, Faraday formülü ile hesaplanabilir. Faraday formülü, iletkenden geçen akımın, iletkenin uzunluğunun, iletkenin bulunduğu manyetik alanın şiddetinin ve iletkenin manyetik alanla yaptığı açının çarpımıdır.
Faraday Formülünün Uygulamaları
Faraday formülü, birçok alanda kullanılır. Örneğin, elektrik motorları, jeneratörler, manyetik ayırıcılar ve manyetik rezonans görüntüleme (MRI) cihazları gibi cihazlarda kullanılır.
- Elektrik motorları, elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürürler. Elektrik motorlarında, bir iletkenden geçen akım, iletkenin bulunduğu manyetik alanla etkileşime girer. Bu etkileşim, iletkene bir kuvvet uygular. Bu kuvvet, iletkeni döndürür. İletkenin dönmesi, elektrik motorunun milini döndürür. Milin dönmesi, mekanik enerji üretir.
- Jeneratörler, mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler. Jeneratörlerde, bir iletken, bir manyetik alan içinde döndürülür. İletkenin dönmesi, iletkende bir elektrik akımı oluşturur. Bu elektrik akımı, jeneratörün terminallerine iletilir.
- Manyetik ayırıcılar, manyetik özelliklerine göre farklılık gösteren maddeleri ayırmak için kullanılırlar. Manyetik ayırıcılar, bir manyetik alan oluştururlar. Bu manyetik alan, manyetik özelliklerine göre farklılık gösteren maddeleri birbirinden ayırır.
- Manyetik rezonans görüntüleme (MRI) cihazları, vücudun iç organlarının görüntülerini elde etmek için kullanılırlar. MRI cihazlarında, bir manyetik alan oluşturulur. Bu manyetik alan, vücuttaki hidrojen atomlarını uyarır. Uyarılan hidrojen atomları, radyo dalgaları yayarlar. Bu radyo dalgaları, MRI cihazı tarafından algılanır ve vücudun iç organlarının görüntüleri oluşturulur.
Faydalı Siteler ve İlgili Dosyalar