Doğru Akım DA Motorunun Çalışma Prensibi Nasıldır? Sol El Kuralı Nedir?

DA Motorunun Çalışma Prensibi :

Doğru akım motoru; "manyetik alan içindeki bir iletken tele elektrik akımı uygulandığında manyetik alan dışına itilir" prensibine göre çalışır. İletkenin hareket yönü sol el kuralına göre bulunur.

Sol El Kuralı :  Sol el baş parmaği açık, dört parmağı bitişiktutulur. Avuç içi N kutbuna bakacak, bitişik dört parmak akım yönünü göstercek şekilde tutulduğunda baş parmak iletken telin hareket yönünü gösterir.

DA motorlarında manyetik alan endüktörde oluşur. Küçük güçlü motorlarda endüktörde sabit mıknatıs, büyük güçlü motorlarda endüktörde iletken tellerle sarılmış elektromıknatıs bulunur.

İçinden akım geçen iletken teller ise endüvi sargılarında bulunur.

Endüvi üzeride ki iletkenlere fırça ve kolektör yardımıyla doğru gerilim uygulanır. Böylece endüvi üzerideki iletkenden akım geçer ve iletken tellerin etrafında manyetik alan oluşur.

Endüktör sargısının manyetik alanı (N–S), endüvi üzerinde manyetik alan oluşturan iletken veya iletken tel demetini dışa doğru iter. Bu itilme prensibi, doğru akım motorlarının çalışma esasını oluşturur. Bu itilme, mil etrafında dönme hareketini meydana getirir.

N ve S kutupları, endüviden geçen akım yönüne göre iletken veya iletken demetini manyetik ortamın dışına iter.

İletkenden geçen akım yön değiştirirse itilme yönü de değişir. İtilme yönünün değişmesi motorun dönüş yönünü de değiştirir.

Elektromıknatıs Nasıl Yapılır? Kullanım Alanları Nelerdir?

Elektromıknatıs ve Kullanım Alanları

Elektromıknatıs, bir manyetik nüve ve nüvenin üzerine sarılan bir bobinden oluşur.

Bir iletkenden akım geçirildiğinde etrafında bir manyetik alanın oluştuğunu biliyoruz.

Bir bobinden akım geçirildiğinde ise etrafında daha güçlü bir manyetik alan oluşur ve bu alan, nüve üzerinden dolaşarak nüvenin mıknatıs özelliği göstermesini sağlar.

İletken telin üst üste sarılmasının nedeni birim alandaki manyetik alan şiddetini artırmaktır, çünkü oluşan manyetik alan miktarı telin boyu ile doğru orantılıdır.

Düz bir elektromıknatısta alanın yönü sağ el kuralına göre bulunur. Sağ elin dört parmağı akımın yönünü gösterecek şekilde tutulduğunda başparmak alanın yönünü (N kutbunu) gösterir.

Elektromıknatıslar, evlerde iletişim araçlarının mikrofon ve hoparlörlerinde, çamaşır makinesi, buzdolabı gibi cihazların motorlarında, birçok elektronik cihazın adaptörlerinde, kaçak akım ve aşırı akım rölelerinde, sigortalarda, kumandanda röleleri ve kontaktörlerde vb. yerlerde kullanılır.

Elektromıknatısın kullanım alanlarından bazılarını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz.

1- Radyo, televizyon, müzik çalar gibi cihazların hoparlörlerinde, mikrofonlarda,

2- Evlerdeki tokmaklı kapı zilinde; buzdolabı, çamaşır makinesi gibi cihazların motorlarında, araba marş motorlarında, evlerde, iş yerlerinde ve endüstrinin hemen her kolunda kullanılan çok değişik tipteki motorlarda,

3- Evlerdeki adaptörlerin trafolarında, enerji iletiminde kullanılan gerilim dönüştürücü trafolarda ve yine hemen her cihazda kullanılan gerilim uygunlaştırıcı trafolarda kullanılır. Ölçme (ölçme alanını genişletme) amaçlı trafolar da kullanılabilir.

4- Koruma amaçlı röleler, şalterler ve kumanda amaçlı röle ve kontaktörlerde, sigortalarda kullanılır.

5- Haberleşmede ses ve görüntü iletiminde,

6- Arama ve güvenlik amaçlı endüktif dedektörlerde,

7- Hızlı (manyetik) trenlerde,

8- Metal ayıklama sistemlerinde ve vinçlerde,

9- Atom laboratuarlarında parçacık hızlandırıcılarda kullanılır.

Not: Elektromıknatıs nüvesi yumuşak demirden ya da aynı özellikteki saçlardan yapılır. Çünkü elektromıknatısın akımı kesildiğinde nüvenin de manyetik özelliğinin sona ermesi gerekir.

Basit Bir Elektromıknatıs Uygulaması :

Bu uygulamada bir elektromıknatıs yapmaya çalışacağız.

Uygulama için aşağıdaki malzemeleri hazırlayınız.

1- Bir adet 1.5 V’luk pil

2- 15-20 cm uzunluğunda bir çivi ya da yaklaşık ölçülerde demir parçası

3- İki adet 0.50 mm2 kesitinde ve 100 - 150 cm uzunluğunda bir emaye bobin teli kesiniz. (0.75 mm 2 kesitinde zil teli de olabilir.)

4- Bir adet doğal mıknatıs

5- Bir miktar topluiğne, cam çivisi ya da ataç bulundurunuz.

Deneyin yapılışı:

Elektromıknatısı yapmak için aşağıdaki adımları izleyebilirsiniz.

1. Bobin teli kullanıyorsanız tellerin uçlarından 1 cm civarında maket bıçağı ile kazıyarak iletken kısmı ortaya çıkarınız. Zil teli kullanıyorsanız kablo uçlarını yan keski ile 1 cm kadar soyunuz.

2. Teli düzgün bir şekilde çivinin ya da metal çubuğun üzerine sarınız.

3. Pili, Resim 21’de görüldüğü gibi elde ettiğiniz elektro mıknatısın üzerine yapıştırınız.

4. Bobinin (kablonun) bir ucunu pilin eksi kutbuna (altına) yapıştırınız.

5. Şimdi bir elinizle açıkta kalan bobin ucunu pilin artı kutbuna dokundurarak diğer elinizle elektro mıknatısı metal cisimlere (toplu iğne, ataç, çivi vb) yaklaştırınız.

6. Elektromıknatısı sağa sola, yukarı aşağı hareket ettirerek çekim gücünü anlamaya çalışınız.

7. Bobinin diğer ucunu da bantlayınız (artı uca) ve elektromıknatısınızı çeşitli açılarla doğal mıknatısa yaklaştırınız ve iki mıknatıs arasındaki etkileşimi gözlemleyiniz.

Deneyin Sonucu:

1- Manyetik bir malzeme, üzerine iletken tel sarılıp akım geçirildiğinde mıknatıslık özelliği kazanır.

2- Elektromıknatıs çalışır haldeyken doğal mıknatısa yaklaştırıldığında aralarında itme ve çekme gerçekleşir. Bu da elektromıknatısın aktifken tamamen doğal mıknatıs gibi davrandığını gösterir.

3- Akım kesilince elektromıknatısın mıknatıslık özelliği çok kısa bir sürede yok olur.

Elektrik Akımının Manyetik Etkisi, Manyetik Alan, Elektromıknatıs Yapımı, Kullanıldığı Yerler, Sağ El Kuralı

Elektrik Akımının Manyetik Etkisi

Demir, nikel, kobalt gibi metalleri çekme özelliği gösteren metallere mıknatıs denir.

Mıknatıslar doğal ve yapay olmak üzere iki çeşittir. Doğal mıknatıs, demirin (Fe) oksijenle (O2 ) oluşturduğu Fe3O4 bileşiğidir. Yapay mıknatıslar ise demir, nikel, kobalt gibi malzemelerin alaşımlarının mıknatıslandırılması (mıknatıs etkisine sokulması) ile elde edilir.

Mıknatısın etkisinin görüldüğü alana manyetik alan denir. Manyetik alan, kuvvet çizgileri şeklinde de ifade edilir. Dünyamız da kendisini çevreleyen bir manyetik alana sahiptir ve pusulanın çalışmasını bu alana borçluyuz.

Üzerinden akım geçirilen iletkenlerde de manyetik alan oluşmaktadır. Elektrik akımının manyetik etkisinin kullanım alanı oldukça geniştir. Gerilim dönüştürücü ve daha başka amaçlı trafolar, elektrik motorları, haberleşme sinyallerinin üretimi, iletimi ve alınması, indüktif sensörler, mikro dalga uygulamaları, elektrik akımının manyetik etkisini kullanır.

Sektörel anlamda, enerji, haberleşme, güvenlik, tıp vb. alanlarda kullanımı yaygındır.
Manyetik maddeler

Manyetik alandan etkilenen ya da manyetik alanı etkileyen maddelere manyetik maddeler denir.

Demir gibi yumuşak malzemeler kolay mıknatıslanırlar ancak mıknatıs etkisinden uzaklaşınca manyetik (mıknatıs) özelliklerini kolay kaybederler. Nikel ve kobalt gibi sert malzemeler ise daha zor mıknatıslanırlar ancak mıknatıslık özelliklerini yumuşak malzemelere göre daha uzun süre koruyabilirler.

Alüminyum, nikel ve kobaltın alaşımından yapılan yapay mıknatıs ise mıknatıslandıktan sonra bu özelliğini hiç kaybetmez.

Manyetik maddeler özelliklerine göre üç başlık altında incelenebilir.

1- Ferromanyetik Madde: Bağıl manyetik geçirgenlikleri 1’ den çok büyük olan maddelerdir. Böyle maddeler manyetik alana konursa mıknatıslanırlar ve bölgedeki manyetik alan şiddetini alırlar. Kobalt, nikel, demir gibi maddeler ferromanyetik maddedir.

2- Paramanyetik Madde: Bağıl manyetik geçirgenlikleri 1’ den biraz büyük olan maddelerdir. Bunlar manyetik alana konursa çok az mıknatıslanırlar ve bulundukları bölgede alan şiddetini biraz arttırırlar. Alüminyum, manganez gibi maddeler paramanyetik maddedir.

3- Diyamanyetik Madde: Bağıl manyetik geçirgenlikleri 1’ den biraz küçük olan maddelerdir. Bunlar manyetik alana konulduklarında alana zıt yönde ve zayıf olarak mıknatıslanırlar. Bulundukları bölgedeki manyetik alan şiddetini azaltırlar. Bakır, gümüş, bizmut ve karbon gibi maddeler diyamanyetik maddelerdir

Manyetik olmayan maddeler

Manyetik alandan etkilenmeyen maddelere manyetik olmayan maddeler denir.

Manyetik olmayan maddeler, kağıt, lastik, plastik, cam, mika, seramik, tahta vb. şeklinde sıralanabilir.

Mıknatıs kutupları

Mıknatısın itme ya da çekme kuvvetinin en yoğun olduğu bölgeler, mıknatısın kutuplarıdır. Bir mıknatısın N (North) ve S (South) olmak üzere iki kutbu vardır.

Bir mıknatıs parçalara bölündükçe her bir parça yine iki kutuptan oluşan bir mıknatıs özelliği gösterir.

Farklı iki mıknatıs birbirlerine yaklaştırıldığında aynı kutupların (N-N ya da S-S) birbirini ittiği, zıt kutupların (N-S ya da S-N) ise birbirlerini çektiği görülür.

Manyetik Alan

Manyetik alan, bir mıknatısın kuvvetinin etkili olduğu alandır. Bu etki, bir mıknatısın etrafına demir tozları döküldüğünde tozların, kutupların bölgesinde yoğun olmak üzere mıknatısın etrafında çizgiler meydana getirmesinden anlaşılır. Bu nedenle manyetik alan, alan çizgileri ya da manyetik kuvvet çizgileri şeklinde de ifade edilmektedir.

Manyetik Kuvvet Çizgilerinin Özellikleri

1- Kuvvet çizgileri kapalı bir devre oluşturacak şekilde ilerlerler.

2- Kuvvet çizgileri birbirlerini iterler (birbirlerine paralel ilerler) ve bu nedenle de kesişmezler.

3- Kuvvet çizgilerinin yönü dışarıda N kutbundan S kutbuna doğrudur.

4- Manyetik kuvvet çizgileri her maddeyi etkilemese de her maddeden geçerler.

5- Zıt yöndeki kuvvet çizgileri birbirlerini zayıflatırlar.

6- Aynı yöndeki kuvvet çizgileri, manyetik alanı kuvvetlendirir.

İletken Etrafında Oluşan Manyetik Alan ve Bunun Zararlı Olduğu Ortamlar

Bir iletkenden akım geçirilince iletken etrafında bir manyetik alan oluşur. Tıpkı mıknatısta olduğu gibi bu alanın da itme ve çekme özelliği vardır.

İletken etrafında oluşan alanın yönü sağ el kuralı ile bulunur. Kurala göre iletken avuç içine alacak şekilde tutulduğunda ve başparmak akımın yönünü, kalan dört parmak ise iletkende oluşan manyetik alanın yönünü gösterir.

Girişte de değinildiği gibi elektrik akımının manyetik etkisinden faydalanma alanları oldukça fazladır. Buna karşın birçok zararlı etkileri de söz konusudur.

Manyetik alanın ve elektrik alanının yaydığı dalgalara elektromanyetik dalga denmektedir.

Bazı dalgaların canlılar üzerinde birtakım olumsuz etkileri olmaktadır. Halâ tartışmalar sürse de bu dalgaların insanın bağışıklık sistemini zayıflattığı ve kanser türü hastalıklara neden olduğu söylenmektedir.

Bir sistemin manyetik alanı, iyi bir manyetik yalıtım yapılmazsa başka sistemlerin çalışmasını olumsuz etkileyebilir. Örneğin, televizyon ya da bilgisayarın yanında cep telefonu faaliyete geçince hem parazit sesleri duyulur hem de ekran görüntülerinde bozulmalar olur.

Benzer şekilde, yakından geçen bir arabanın yaydığı manyetik alanlar sonucu radyonun alıcı devresini etkilemesi ve üretilen seslerin bozulması da bir örnek olabilir.

Özellikle elektronik yöntemlerle hassas sistemlerde ve hassas ölçümlerin yapıldığı yerlerde bu etki sakıncalı sonuçlar doğurabilir. Örneğin, birtakım önlemler sonucunda cep telefonları birçok ulaşım aracında kullanılabilse de hala cep telefonlarının kullanımının sakıncalı (yasak) olduğu toplu taşıma araçları bulunmaktadır.

Manyetik alanın sakıncalarını maddeler halinde sıralayacak olursak:

1- Canlı metabolizmasını bozarak halsizlik, yorgunluk ve bir takım hastalıklara sebebiyet verebilir.

2- Ölçüm cihazlarını etkileyerek yanlış ölçümlere neden olabilir.

3- Bazı elektronik cihazların çalışmaları üzerinde olumsuz etkileri görülebilir.

Elektromıknatıs Nasıl Yapılır? Kullanım Alanları Nelerdir? öğrenmek için tıklayınız...