Manyetik Akı Nedir? Yoğunluğu
Manyetik Akı: Manyetik alanda kuvvet çizgilerinin bir yüzeye temas eden kısmına denir. Mıknatısın kuvvet çizgileri sayısına da manyetik akı (magnetic flux) denir. Aynı zaman da bir mıknatısın manyetik alan yönünü gösteren kuvvet çizgileri manyetik akı olarak ifade edilir.
Manyetik Akı Birimi
Φ harfiyle gösterilen manyetik akı, toplam manyetizmanın ölçüsüdür. Bu yönüyle elektrik yükün manyetik karşılığıdır. Birim yüzey alanındaki manyetik akı miktardır. Elektrik makinalarında kullanılan önemli bir manyetik büyüklük de manyetik akı yoğunluğudur.
Manyetik akı yoğunluğu ise B harfiyle gösterilir ve birim kesit alandan geçen akı miktarının ölçüsüdür.
MKS birim sisteminde manyetik akı birimi Weber (Wb) dir. CGS birim sisteminde ise Maxwell (M) dir. (Wb) Bu durumda manyetik akı yoğunluğu ise weber/ metre2 dir. (Wb/m2) Ancak uluslararası SI birimlerde tesla birimi de kullanılır (T). Buna göre 1 T = 1 Wb/m2.
(Bu birimlerden weber birimi Wilhelm Weber, tesla birimi ise Nicola Tesla isminden alır.)
1 Weber = 108 Maxwell
1 Maxwell = 10-8 Weber’dir.
Mıknatıs içinde manyetik akı yönü mıknatısın güney kutbundan kuzey kutbuna doğrudur. Mıknatıs dışında ise ise akı yönü kuzey kutuptan güney kutbuna doğrudur. Bundan dolayı manyetik akı mıknatıs içinde ve dışındaki yol boyunca kapalı bir devre oluşturur.
Manyetik akı yolunda demir gibi bir manyetik malzeme varsa, yolunu değiştirir. Fakat plastik gibi manyetik olmayan bir malzeme varsa, manyetik akı yolunu değiştirmez.
Yüzeyin büyüklüğüne, alanın şiddetine ve ortama bağlıdır. Yüzeyin büyüklüğü, A yerine 2A olsa bu yüzeye temas eden çizgi sayısı 2 katına çıkar.
Manyetik Akı Yoğunluğu Formülü
B = Φ/ S
- B = Manyetik akı yoğunluğu
- S = Birim yüzey
- Φ (F) = Manyetik akı
MKS birim sisteminde manyetik akı birimi Weber / m2 (Wb / m2 ) veya Tesla’ dır.
CGS birim sisteminde ise Maxwell / cm2 (M / cm2 ) veya Gauss (G)’tur.
- 1 Tesla = 104 Gaus
- 1 Gaus = 10-4 Tesla
Manyetik Akı ve Gauss Yasası
Maxwell yasalarından biri olan Manyetik akı için Gauss yasası kapalı bir yüzeyden geçen toplam manyetik akının 0 olduğunu söyler.
Bir mıknatısın bir kutbunun çevresinde bir kapalı yüzey oluşturulduğu varsayılırsa;
mıknastısın içinden ve dışından geçen manyetik akı ters işaretli, fakat eşit miktardadır. Bu sebepten toplam 0 dır.
Aynı şekilde kapalı alan her iki kutbu kapsıyorsa;
akı çizgileri bir kutuptan diğer kutba gittikleri için yüzey alanını geçen net bir akı yoktur.
Örnek:
Toplam manyetik akısı 6.10-3 Wb ve kesiti 0,2 m2 olan mıknatısın akı yoğunluğunu nasıl hesaplanır?
Çözüm:
Manyetik Alan Şiddeti İle Manyetik Akı Yoğunluğu Arasındaki Fark
Manyetik alan şiddeti ile manyetik akı yoğunluğu arasındaki ilişki nedir?
Bazı fizik kitaplarında manyetik akı yoğunluğu manyetik alan olarak tanımlanır. Oysa manyetik alan şiddetinin geleneksel (ve elektrik mühendisliğinde kullanılan) tanımı farklıdır. Manyetik alan şiddeti H simgesiyle gösterilir ve birimi de amper/m dir.
Manyetik alan şiddeti H ve bir malzemede üretilen manyetik akı yoğunluğu B arasındaki ilişki:
B = μ . H
- μ : malzemenin manyetik geçirgenliği (H/m)
- B : manyetik akı yoğunluğu (Wb/m2)
Manyetik Geçirgenlik
Manyetik geçirgenlik (μ), malzeme içerisinden manyetik alanın geçişini gösteren bir parametredir. Bütün malzemelerin bir manyetik geçirgenliği vardır.
Manyetik geçirgenliği yüksek olan malzemelerde daha kolay manyetik alan oluşur. Boşluğun manyetik geçirgenliği μo ile ifade edilir ve değeri sabittir, μ o = 4π 10−7 H/m. Herhangi bir malzemenin geçirgenliği ile havanın geçirgenliğinin oranlanması bağıl geçirgenliği μr verir.
Bağıl geçirgenliğin yüksek olması malzemenin manyetik özelliğinin yüksek olduğunu gösterir.
Örneğin: Elektrik makinaların da kullanılan çeliğin bağıl manyetik geçirgenlikleri 2000-6000 arasındadır. Yine manyetik akı, hava yerine 2000-6000 kat daha geçirgen olan çelik üzerinden geçer.
Manyetik Akı Yoğunluğu ve Manyetik Akı
Bir nüve deki akı yoğunluğunun genliği;
Toplam manyetik akının değeri;
Bir yanıt yazın