Manyetizmada alternatif akım.
Alternatif akım, sürekli yön değiştiren akım demektir.
Şekil 1'de görmüş olduğunuz üzere bir tel çerçevemiz artı ve eksi z yönünde yani sayfa düz zemine içeri doğru yerleştirilmiş durumdadır.
Aynı zamanda tel çerçevenin iki ucu iki tane yüzük ile bağlanıp dış devreye lambamız iki yüzük aracılığıyla bağlanmış durumdadır.
N kutbundan S kutbuna doğru düzgün manyetik alan çizgilerinin oluştuğunu bir önceki dersimizde bir önceki derslerimizde görmüştük.
Tel çerçevemizin alanla a kadar dersek ve bu tel çerçevelerimizi belirli bir frekansta döndürme işlemi yaparsak bu tel çerçeve içerisinde manyetik akı değişimi olacak.
Manyetik akı değişiminin zamanla manyetik akı değişimi neye sebep oluyordu?
Bir indüksiyon emk'sı oluşmasına sebep oluyordu.
Bir önceki dersimizi hatırlayalım.
Elektrik motoru ve dinamolarda özellikle dinamoda burada tek bir yüzük vardı ve dış devreye tek yönlü akım veriyordu.
Burada görmüş olduğunuz sistemde ise manyetik akı değişimiyle yine çift yönlü bir akım oluşacak.
Çift yüzük sayesinde bu lamba üzerinde sürekli yer yön değiştiren bir akım elde etmiş olacağız ve bu sistemlere biz ne diyoruz?
Alternatif akım jeneratörleri.
Dinamodan ayıran farkı tek dış devreye tek yönlü değil çift yönlü akım vermesi.
O halde çerçevemizi bu çerçeveyi t sürede teta açı kadar teta açı kadar döndürdüğümüzü varsayalım.
O halde açısal hız birim zamanda taranan açı değil miydi?
Ya da şöyle ifade etmez miydik?
Bir tam tur için geçen süreye periyot derdik.
Bir periyot içerisinde bu tel çerçevemizi tam tur döndüğümüzde ne kadara çıkarırız?
İki pi.
Fakat burada bu ifademiz de neyi veriyordu?
Bize açısal hızımızı veriyordu.
Buradaki açısal hızımızı T süre ve Teta açısı cinsinden yazacak olursak nasıl yazarız?
T sürede Teta açı döndürdüğümüzü bu şekilde ifade edebiliriz.
Aynı zamanda açısal hızımızı ifade etmek için burada görmüş olduğumuz kavramamız periyottu.
Periyot bir tam tur için geçen süredir.
Frekans ise bir saniyede atılan tur sayısı idi.
Dönme sayısı idi.
O halde periyodun tam tersiydi.
Açısal hızımızı bir de ne açıdan yazabiliriz?
O halde şurada frekans şeklinde ifade edebiliriz.
Frekansta bir saniye içinde atılan tur sayısı ya da dönme sayısı idi ve periyodun birimi saniye iken frekansın birimi saniye üzeri eksi.
Bir de hatırlatmalarımızı da yapalım.
Devam edecek olursak alternatif akımımız sürekli yön değiştirdiğini ve bir indüksiyon emk'sı volt oluşturduğunu söylemiştik.
Şeklimize grafiğimize bakacak olursak buradaki grafikte buradaki grafiğimizde elektromotor kuvveti akım zaman grafiğini görüyoruz.
Elektromotor kuvveti yani potansiyelimiz.
Maksimum düzeye ulaşıyor, sıfırlanıyor, eksi yönde maksimum düzeye ulaşır sıfırlanıyor.
Yani burada sıfır noktasından başlayıp tekrardan sıfır noktasına geldiğinde bir tam süre diyoruz ve bu bir tam tur süre bizim için ne olacak?
Periyot olacak, o zaman periyot noktamızda buraya T dersek şuranın t bölü iki olduğunu söylemiş oluruz.
Grafikte potansiyel maksimum seviyeye ulaştığına, yani elektromotor kuvveti maksimum seviye ulaştığında akım da onunla beraber aynı sürede maksimum seviyeye ulaştığını gözlemliyoruz.
Bu grafiğimizde bu grafiğimizin yorumunu yapmaya devam edecek olursak çerçevenin bir tam dönüşünde iki kez 0 oluyor.
Bakınız şurası birinci, şurası ikinci kez sıfır oluyor.
Bu da ne demek oluyor?
Emk pozitif yönde ve negatif yönde iki defa maksimum duruma geçmiş oluyor.
O yüzden buna alternatif emk da deniliyor.
Oysa pil ya da doğru akım jeneratörlerinde elde edilen emk sürekli sabit bir değerde ve aynı yöndeydi.
Ama burada görmüş olduğunuz gibi artı yönde maksimum olurken aynı zamanda eksi yönde de yani diğer yöne de maksimum olmuş oluyor.
Burada matematiksel modellerimizi oluşturmak istersek indüksiyon emk'sı için şöyle az önce şu ifademizi kullanmıştık.
Delta pi bölü delta t yani birim zamandaki manyetik akı değişimi, manyetik akı değişimin açmak istersek manyetik alan şiddeti alan bölü zamandı.
Buradaki değişimimiz neyle alakalı, neyle alakalı?
Tabii ki görmüş olduğumuz gibi sinüzoidal bir denge dalga denklemi ile oluştuğu için buradaki taradığı açıyı o esnada taradığı açı da ne kadardı?
t kadardı ve cos teta olarak ifade ederiz.
Matematiksel modelimizi açmaya devam edersek.
Buradaki değişimi açacak olursak B A çarpı cos artık şurada içler dışları yaptığımızda teta yerine omega çarpı t'yi yerleştirebiliriz.
Görmüş olduğunuz gibi t kadarlık sürede manyetik akıdaki değişimi şekildeki gibi yazmış olduk.
Sinüzoidal dalgamız olduğu için artık burada oluşacak indüksiyon emk'sını artık şu şekilde yazabiliriz.
Manyetik alan şiddeti, tel çerçevenin alanı çarpı açısal hızımız çarpı sinüs omega T şeklinde ifade edebiliriz.
Eğer ki tel çerçevemizin etrafında n tane sarım sayısı varsa varsa şu ifadeyle bu tel çerçevedeki sarım sayısı olarak ifade ediyoruz.
Artık indüksiyon emk'mızı, alternatif akım emk'mızı bu matematiksel modelimiz ile ifade edebiliriz.
Aynı zamanda maksimum akımı ve maksimum potansiyel farkı ifade ederken de şu denklemleri biz artık kullanabiliriz.
Herhangi bir andaki herhangi bir t anındaki emk'mızı aradığımızda herhangi bir zamandaki emk'mızı aradığımızda şu şekilde yazabiliriz artık.
E eşittir e max çarpı sinüs omega t.
Akımımızı aradığımızda maksimum akım çarpı sinüs omega T ile de herhangi bir zaman diliminde herhangi bir T anındaki potansiyelimizi ve Voltumuzu potansiyel emk'mızı hesaplayabiliriz.
Gördüğünüz gibi alternatif akım yön değiştiren akımın ta kendisidir.
Alternatif akım, sürekli yön değiştiren akım demektir.
Şekil 1'de görmüş olduğunuz üzere bir tel çerçevemiz artı ve eksi z yönünde yani sayfa düz zemine içeri doğru yerleştirilmiş durumdadır.
Aynı zamanda tel çerçevenin iki ucu iki tane yüzük ile bağlanıp dış devreye lambamız iki yüzük aracılığıyla bağlanmış durumdadır.
N kutbundan S kutbuna doğru düzgün manyetik alan çizgilerinin oluştuğunu bir önceki dersimizde bir önceki derslerimizde görmüştük.
Tel çerçevemizin alanla a kadar dersek ve bu tel çerçevelerimizi belirli bir frekansta döndürme işlemi yaparsak bu tel çerçeve içerisinde manyetik akı değişimi olacak.
Manyetik akı değişiminin zamanla manyetik akı değişimi neye sebep oluyordu?
Bir indüksiyon emk'sı oluşmasına sebep oluyordu.
Bir önceki dersimizi hatırlayalım.
Elektrik motoru ve dinamolarda özellikle dinamoda burada tek bir yüzük vardı ve dış devreye tek yönlü akım veriyordu.
Burada görmüş olduğunuz sistemde ise manyetik akı değişimiyle yine çift yönlü bir akım oluşacak.
Çift yüzük sayesinde bu lamba üzerinde sürekli yer yön değiştiren bir akım elde etmiş olacağız ve bu sistemlere biz ne diyoruz?
Alternatif akım jeneratörleri.
Dinamodan ayıran farkı tek dış devreye tek yönlü değil çift yönlü akım vermesi.
O halde çerçevemizi bu çerçeveyi t sürede teta açı kadar teta açı kadar döndürdüğümüzü varsayalım.
O halde açısal hız birim zamanda taranan açı değil miydi?
Ya da şöyle ifade etmez miydik?
Bir tam tur için geçen süreye periyot derdik.
Bir periyot içerisinde bu tel çerçevemizi tam tur döndüğümüzde ne kadara çıkarırız?
İki pi.
Fakat burada bu ifademiz de neyi veriyordu?
Bize açısal hızımızı veriyordu.
Buradaki açısal hızımızı T süre ve Teta açısı cinsinden yazacak olursak nasıl yazarız?
T sürede Teta açı döndürdüğümüzü bu şekilde ifade edebiliriz.
Aynı zamanda açısal hızımızı ifade etmek için burada görmüş olduğumuz kavramamız periyottu.
Periyot bir tam tur için geçen süredir.
Frekans ise bir saniyede atılan tur sayısı idi.
Dönme sayısı idi.
O halde periyodun tam tersiydi.
Açısal hızımızı bir de ne açıdan yazabiliriz?
O halde şurada frekans şeklinde ifade edebiliriz.
Frekansta bir saniye içinde atılan tur sayısı ya da dönme sayısı idi ve periyodun birimi saniye iken frekansın birimi saniye üzeri eksi.
Bir de hatırlatmalarımızı da yapalım.
Devam edecek olursak alternatif akımımız sürekli yön değiştirdiğini ve bir indüksiyon emk'sı volt oluşturduğunu söylemiştik.
Şeklimize grafiğimize bakacak olursak buradaki grafikte buradaki grafiğimizde elektromotor kuvveti akım zaman grafiğini görüyoruz.
Elektromotor kuvveti yani potansiyelimiz.
Maksimum düzeye ulaşıyor, sıfırlanıyor, eksi yönde maksimum düzeye ulaşır sıfırlanıyor.
Yani burada sıfır noktasından başlayıp tekrardan sıfır noktasına geldiğinde bir tam süre diyoruz ve bu bir tam tur süre bizim için ne olacak?
Periyot olacak, o zaman periyot noktamızda buraya T dersek şuranın t bölü iki olduğunu söylemiş oluruz.
Grafikte potansiyel maksimum seviyeye ulaştığına, yani elektromotor kuvveti maksimum seviye ulaştığında akım da onunla beraber aynı sürede maksimum seviyeye ulaştığını gözlemliyoruz.
Bu grafiğimizde bu grafiğimizin yorumunu yapmaya devam edecek olursak çerçevenin bir tam dönüşünde iki kez 0 oluyor.
Bakınız şurası birinci, şurası ikinci kez sıfır oluyor.
Bu da ne demek oluyor?
Emk pozitif yönde ve negatif yönde iki defa maksimum duruma geçmiş oluyor.
O yüzden buna alternatif emk da deniliyor.
Oysa pil ya da doğru akım jeneratörlerinde elde edilen emk sürekli sabit bir değerde ve aynı yöndeydi.
Ama burada görmüş olduğunuz gibi artı yönde maksimum olurken aynı zamanda eksi yönde de yani diğer yöne de maksimum olmuş oluyor.
Burada matematiksel modellerimizi oluşturmak istersek indüksiyon emk'sı için şöyle az önce şu ifademizi kullanmıştık.
Delta pi bölü delta t yani birim zamandaki manyetik akı değişimi, manyetik akı değişimin açmak istersek manyetik alan şiddeti alan bölü zamandı.
Buradaki değişimimiz neyle alakalı, neyle alakalı?
Tabii ki görmüş olduğumuz gibi sinüzoidal bir denge dalga denklemi ile oluştuğu için buradaki taradığı açıyı o esnada taradığı açı da ne kadardı?
t kadardı ve cos teta olarak ifade ederiz.
Matematiksel modelimizi açmaya devam edersek.
Buradaki değişimi açacak olursak B A çarpı cos artık şurada içler dışları yaptığımızda teta yerine omega çarpı t'yi yerleştirebiliriz.
Görmüş olduğunuz gibi t kadarlık sürede manyetik akıdaki değişimi şekildeki gibi yazmış olduk.
Sinüzoidal dalgamız olduğu için artık burada oluşacak indüksiyon emk'sını artık şu şekilde yazabiliriz.
Manyetik alan şiddeti, tel çerçevenin alanı çarpı açısal hızımız çarpı sinüs omega T şeklinde ifade edebiliriz.
Eğer ki tel çerçevemizin etrafında n tane sarım sayısı varsa varsa şu ifadeyle bu tel çerçevedeki sarım sayısı olarak ifade ediyoruz.
Artık indüksiyon emk'mızı, alternatif akım emk'mızı bu matematiksel modelimiz ile ifade edebiliriz.
Aynı zamanda maksimum akımı ve maksimum potansiyel farkı ifade ederken de şu denklemleri biz artık kullanabiliriz.
Herhangi bir andaki herhangi bir t anındaki emk'mızı aradığımızda herhangi bir zamandaki emk'mızı aradığımızda şu şekilde yazabiliriz artık.
E eşittir e max çarpı sinüs omega t.
Akımımızı aradığımızda maksimum akım çarpı sinüs omega T ile de herhangi bir zaman diliminde herhangi bir T anındaki potansiyelimizi ve Voltumuzu potansiyel emk'mızı hesaplayabiliriz.
Gördüğünüz gibi alternatif akım yön değiştiren akımın ta kendisidir.
