Elektromıknatıs Nedir? Çalışma Prensibi

Elektromıknatıs nedir. Basit bir manyetik cisim üzerine sarılan bakır telden akım geçirilerek oluşturulan geçici mıknatısa elektromıknatıs denir. Yalıtılmış ince kabloların ham demire sarılıp, kablolardan akım geçirilmesiyle meydana gelir. Elektrik akımının etkisi ile mıknatısın özelliklerini gösterebilen magnetik maddelere elektromıknatıs denir.

Yapısı

Elektromıknatıs (electromagnet), bir manyetik nüve ve nüvenin üzerine sarılan bir bobinden oluşur. Bir bobinden akım geçirildiği zaman etrafında daha güçlü bir manyetik alan meydana gelir. Bu manyetik alan, nüve üzerinden dolaşarak nüvenin mıknatıs özelliği göstermesini sağlar. Elektromıknatısın oluşturduğu manyetik alan, mıknatısın manyetik alanı ile benzerlik gösterir.

Electromagnet nüvesi yumuşak demirden veya aynı özellikteki saçlardan yapılır. Çünkü elektromıknatısın akımı kesildiğinde nüvenin de manyetik özelliği sona ermesi gerekir. Elekromıknatısın her iki ucu da manyetik maddeleri çeker.

Elektromıknatıs Çalışma Prensibi

Mıknatıslayıcı kobalt, demir, nikel gibi maddelerden yapılır. Kısa süre içinde manyetik duruma gelir. Manyetik kuvvetin etkisi bittiğinde tüm mıknatıslık etkisini kaybederler. Elektromıknatıslara  aynı zamanda geçici mıknatıs adı da verilir.

Geçici mıknatıs olarak saf demirin yavaş yavaş soğutulmasıyla elde edilen yumuşak demir kullanılır. Yumuşak metaller çok kolay atom kaybettiklerinden mıknatıslanmaları da kolay olur. En çok kullanılan alaşım silisli yumuşak demirdir.

Elektromıknatıs, bobin içine yumuşak demirin konulmasıyla yapılır. Bobinden akım geçtiği süre içinde mıknatıslık özelliği devam eder. Akım kesilince mıknatıslık etkisi kalkar. Elektromıknatıslardan sağlanan manyetik alan, sürekli mıknatıslardan sağlanan manyetik alandan oldukça büyüktür. Elektromıknatıslar elektrik motorları ile jeneratör ve alternatörlerde kullanılır.

Elektromıknatısın Kutupları

• Bütün mıknatıslar N ve S olmak üzere iki kutupludur. Elektromıknatıslar, çubuk mıknatıs özelliklerini gösterirler. N ve S olmak üzere iki kutbu vardır. Bu kutuplar arasında manyetik alan yani kuvvet çizgileri yani manyetik alan oluşturur.
• Manyetik alanın yönü N kutbundan S kutbuna doğrudur.
• Elektromıknatısın (electromagnetin) kutuplarının yönü iletkenden geçen akım yönüne bağlıdır.
• Elektromıknatısın bağlandığı üretecin kutupları değiştirilirse elektromıknatısın kutuplarının da yönü değişir. Bundan dolayı manyetik alanın yönü de değişir.

Elektromıknatısın manyetik alanının yani  çekim gücünün yani manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısını arttırmak için;

• Demir çivinin (bobinin) üzerindeki iletken telin sarım sayısı arttırılmalıdır.
• Elektrik akımının şiddeti yani üretecin şiddeti arttırılmalıdır. (Bobin kullanılıp içerine demir çekirdek konmalıdır).

Elektromıknatısın kutupları pusula ile de öğrenilebilir. Örneğin; Electromagnetin kutuplarına bir pusula yaklaştırılır. Pusulanın ibresi bulunduğu yerdeki manyetik alana paralel durur. Bu durumda mıknatısın kutupları anlaşılır.

Elektromıknatısın kutupları yani elektromıknatısın manyetik alanının yönü Sağ El Kuralı ile bulunur.

Elektromıknatıs Sağ El Kuralı

Sağ el kuralı, tel bobine alttan sarılıyorsa sağ elimizi bobini alttan kavrayarak tutarız. Bobini sağ elimizin avucuna aldığımızda dört parmağımızı akımın yönünü gösterecek şekilde tuttuğumuzda baş parmağımız N kutbunu gösterir. Pil, ters çevrilirse elektromıknatısın her iki ucu da aynı şekilde çekme özelliği gösterir ama kutupları yer değiştirir. Ancak elektromıknatıslarda her zaman pil söz konusu değildir. Büyük elektromıknatıslarda gelişmiş akü, motor vb. güç kaynakları kullanılır.

Electromagnetin kutupları sarımdan geçen akımın yönüne bağlıdır. Sağ elimizin dört parmağı bobin üzerinden geçen akım yönünde olacak şekilde elimizi sardığımızda baş parmak kuzey kutbunu gösterir. Diğer uç ise güney kutbu olur. Kuzey kutbu mıknatısın pozitif, güney kutbu ise negatif kısmıdır.

Bir electromagnetin çekim gücü;

• Telden geçen akım miktarı ile doğru orantılıdır.
• Bobindeki sarım sayısı ile doğru orantılıdır.
• Pilin gerilimi ile doğru orantılıdır.
• Pil sayısı ile doğru orantılıdır.
• Sargının uzunluğu ile ters orantılıdır.

Önemli Not: Sağ el kuralı daima akım yönünde olmalıdır.

Elektromıknatıslar her zaman mıknatısın özelliklerini göstermezler. Akım kesildiğinde mıknatıslık ve özellikleri de kaybolur.

 

Elektromıknatıs Özellikleri

Elektromıknatıslar, elektrikle çalışan mıknatıslardır.

• Manyetik alanı kontrol edilebilir mıknatıslardır. Artırılıp azaltılabilir.
• İstendiği zaman kapatılabilir.
• Çok kuvvetleri olabilir.
• Genelde bir demirin etrafına bobin sarılarak yapılırlar.
• Kutuplarını belirlemek için elektrik akımının yönü kullanılır.

Elektromıknatıs Yapımı

Güçlü elektromıknatıs yapımında bir magnetik madde (demir çivi), iletken tel (bakır) ve (üreteç) pil, akü vb gibi. Güç kaynakları yani elektrik akımı kaynağı kullanılır. İletken tel demir çivi üzerine sarıldığında bobin sarımı elde edilir. Bobin sarımının ucundaki iletken telin açıkta kalan uçları üretecin kutuplarına bağlanır. İletken tellere pil bağlandığında devreden elektrik akımı geçer. Bu durumda bir manyetik alan oluşur. Bobine demir, nikel, kobalt gibi maddeler yaklaştırıldığında demir çivi bir mıknatısın özelliklerini  gösterir. Böylece maddeleri çeker. Demir çivi artık elektromıknatıs (electromagnet) olmuştur.

Eğer pilin kutuplarının yeri değiştirilirse, aynı durumla karşılaşılır. Bobin sarımlı devreye anahtar bağlanırsa ve anahtarı açılırsa akım geçmez. Manyetik alan meydana gelmez ve bobin sarımı mıknatısın özelliklerini göstermez.

Elektromıknatıs Deneyi

Deneyin Yapılışı: Elektromıknatıs yapımında bir manyetik madde (demir çivi) İletken tel (bakır) kullanılır. Ayrıca üreteç yani elektrik akımı kaynağı kullanılır. Diğer kullanılan elektromıknatıs malzemeleri ;

• 10 cm Çivi ,
• 1m bakır tel ,
• Bir parça zımpara ,
• 9Volt pil ,
• Küçük çiviler

Mıknatısın yapılışı: 1 metre bakır tel çiviye sık aralıklarla sarılır. 9 Volt pile temas ettirilen bakır telin uçları zımparalanır. Hazırlanan bakır telin uçları pile temas ettirilir. Elektromıknatıs alan meydana getirilir. Büyük çiviye yaklaştırılan küçük çiviler mıknatıs tarafından çekmeye hazırdır.

Elektromıknatıs Hesabı

Manyetik akının devresini tamamlamak için geçtiği yola manyetik devre denir. Manyetik bir devrede manyetik akıyı oluşturan kuvvete manyetik motor kuvveti denir. (MMK) Manyetik motor kuvveti “F” harfi ile gösterilir.

Manyetik bir devrenin;

manyetik motor kuvveti “F”, manyetik bobin sarım sayısı “N” ve bobinden geçen akımın şiddeti “I” ile doğru orantılıdır. “MKS” birim sisteminde “N” sarımlı bir bobinden geçen “I” akımının oluşturduğu manyetik motor kuvvet.

Elektromıknatıs Formülü

“F = N x I” dir. Bu formülde,

• F = Manyetik motor kuvvet (MMK). (Amper-Sarım) (AT)
• N = Bobin sarım sayısı
• I = Bobinden geçen akım şiddeti (Amper)

Soru

İçerisinden 4 Amper akım geçen 200 sarımlı bir bobinin oluşturduğu MMK’ i hesaplayınız?

Çözüm

F = N . I        F = 200 . 4     F = 800 AT’ dir.

Alan Direnci

Elektrik devrelerinde, elektrik akımının geçişine karşı koyan zorluğa direnç denir.  Manyetik bir devrede manyetik akının geçişine karşı koyan zorluğa da (alan direnci), (manyetik direnç) veya (relüktans) denir. Relüktans “Rm” ile gösterilir. Birimi 1/Henry ‘dir.

Manyetik bir devrenin uzunluğu “l”, kesiti “S” ve geçirgenliği de “μ” olduğuna göre devrenin alan direnci,

 

 

Bu formüldeki değerler MKS birim sistemi cinsinden,

• R_m= Relüktans (1/Henry)
• L = Manyetik devrenin uzunluğu ( metre)
• μ = Manyetik devrenin geçirgenliği (H/m)
• S = Manyetik devrenin kesiti (m²)

Soru

Bir demir halkanın ortalama yarıçapı 30 cm. Dik kesit alanı 20 cm² ve geçirgenliği 300. Olduğuna göre alan direncini (relüktansını) hesaplayınız?

Çözüm

 

 

Elektromıknatıs Nerelerde Kullanılır? 

Elektromıknatıslar, uygulamada amaca göre farklı boyut ve biçimlerde yapılmaktadır.

Elektromıknatısın Kullanım Alanları 

• Evlerdeki tokmaklı kapı zilinde elektromıknatıs kullanılır.
• Radyo, televizyon, müzik çalar gibi cihazların hoparlörlerinde, mikrofonlarda,
• Haberleşmede ses ve görüntü iletiminde, telefon, telgraf  vb gibi araçlar ve birçok elektronik cihazın imalatı için kullanılır.
• Buzdolabı, çamaşır makinesi, bilgisayar yapımı gibi aletlerin motorlarında,
• Araba marş motorlarında,
• Ev ve iş yerlerinde, endüstride çok değişik tipteki motorlarda, elektrik motorları, alternatör, jeneratör, röle,
• Elektronik aletlerin adaptör, kaçak akım rölesi, aşırı akım rölesi, elektrik sigortaları, kumanda röleleri
• Koruma amaçlı röleler, şalter ve  kontaktörlerde,
• Evlerdeki adaptörlerin trafolarında
•  Enerji iletiminde kullanılan gerilim dönüştürücü trafolarda
• Ayrıca hemen her cihazda kullanılan gerilim uygunlaştırıcı trafolarda. Ölçme (ölçme alanını genişletme) amaçlı trafolar da,
• Arama ve güvenlik amaçlı endüktif dedektörlerde,
• Hızlı (manyetik) trenlerde,
• Metal ayıklama sistemlerinde ve vinçlerde,
• Atom laboratuvarlarında parçacık hızlandırıcılarda kullanılır.

Electromagnet hurda toplama yerlerinde hurdaların toplanmasında da kullanılır. Hurdalar elektromıknatıslar yardımı ile taşınarak istenilen yere götürülür ve hidroelektrik üretiminde kullanılır. Ayrıca demir yükleyen vinçler, elektromıknatıslar ile yükleri kaldırır.

Elektromıknatıs Fiyatları 

Elektromıknatıs özellikleri ve modelleri ve kullanma amacına göre fiyatlar değişmektedir.