DEĞİŞEN MAĞNETİK AKILARIN ÇEVRESİNDEKİ ELEKTRİK ALANLARI

                                       Akım geçen telin çevresinde bir mağnetik alanın oluşması; mağnetik alanın hareketli elektrik yüklerinden kaynaklandığını belirtir. Elektrik akımlarının oluşturduğu mağnetik alan çizgileri daima akım geçen telleri çevreleyen kapalı çizgilerdir. Bu çizgilerin başlangıç ve bitiş noktaları yoktur.

                                      

                                         Durgun elektrik, durgun elektrik yüklerinin oluşturduğu elektrik alan çizgilerinin ( + ) yüklerden dik çıkıp; ( - ) yüklere dik girdikleri biliniyor. Acaba elektrik alan çizgileri de mağnetik alan çizgileri gibi kapalı eğriler şeklinde olabilir mi?

                                         Bunun için şekilde görüldüğü gibi iletken bir halkanın içinden artan mağnetik akı geçirelim. Mağnetik akıdaki değişme sırasında; iletken halkanın sınırladığı düzlemden geçen akı değişiminden dolayı halkada;

                                          ε = ΔΦB / Δt     bağıntısı ile verilen indüksiyon akımı akı artışını engelleyecek biçimde davranarak halka merkezinden aşağıya doğru mağnetik alan oluşturur. Sağ el kuralı uygulandığında halkadan şekildeki yönde indüksiyon akımı geçtiği tespit edilir. Bu durumda iletken halkanın içinde elektrik yüklerinin hareket ettikleri söylenebilir.

                                          Değişen mağnetik akı; çevresindeki elektrik alanı yüklü parçacıklara

                                         

                                           kuvvetini uygulayarak, onların hareket etmesini ve akım oluşturmasını sağlar.

                                           E alanı ( + 1 ) birim yüke etki eden bileşke kuvvet; 2.π.r de iletken halkanın çevresi olmak üzere; ( + ) bir birim yükü halka çevresinde dolaştırmak için yapılan iş:

                                           W = 2.π.r.E olup bu aynı zamanda halkada oluşan indüksiyon EMK sına eşittir. Buna göre;

                                           2.π.r.E = ε

                                           2.π.r.E = - ( ΔΦB / Δt )    yazılır.

                                           Bu eşitlikten E alanı çekilirse;

                                           E = - ( ΔΦB / Δt ) / 2.π.r    eşitliği bulunur.

                                           Bu eşitliğe göre; değişen mağnetik akılar çevresinde elektrik alanı oluştururlar. Bu alan r ile ters, akının değişme hızı ( ΔΦB / Δt ) ile doğru orantılıdır.

                                           Akı değişim bölgesinin çevresinde; kapalı bir iletken olsa da olmasa da elektrik alanı oluşur. Oluşan elektrik alan vektörleri şekildeki gibi r yarıçaplı çemberlere teğettir.

                                             Burada 2.π.r.E = - ( ΔΦB / Δt )  eşitliğinin sol tarafı, mağnetik dolanıma benzetilerek Elektriksel Dolanım adını alır.

                                             DE = 2.π.r.E = - ( ΔΦB / Δt )   eşitliğinden mağnetik akının değişme hızı sabitse elektriksel dolanımda sabit olur.

                                             NOT :  Değişen mağnetik akıların çevresinde elektrik alanının oluşması için iletken çevresinin bulunması gerekli değildir. Boş uzayda da elektrik alanı oluşur.

                                            

                                             DEĞİŞEN ELEKTRİK AKILARININ ÇEVRESİNDEKİ MAĞNETİK ALANLAR

                                             Değişen mağnetik alanlar çevresinde elektrik alanları oluşturur. Aynı şekilde değişen elektrik akısının da çevresinde mağnetik alan oluşturabileceği fikri ilk defa Maxwell tarafından Ampere Yasası eksik bulunarak ortaya atılmıştır.

                                             Kondansatörlerin dolma ya da boşalma durumu göz önüne alındığında iletken telden bir akım geçer. İletkenin çevresinde ve kondansatörün içinde bir mağnetik alan oluştuğu pusulanın sapmasından anlaşılır.

                                            

                                                Kondansatörün levhalarından birini içine alan tas şeklinde bir yüzey düşünülerek ve bu yüzeye Ampere Yasası uygulanırsa;

                                                Dol.B = 4.π.K.iiletken = 0 ( iiletken = 0 ) olur.

                                                Çünkü bu tas şeklindeki yüzeyi delip geçen iletkenlik akımı sıfırdır. Ancak deneyler D eğrisi boyunca mağnetik dolanımın varlığını göstermiştir. O halde Ampere Yasası deneylerin verdiği mağnetik dolanımı vermemektedir. O halde Ampere Yasası eksiktir. Bu eksiklik Maxwell tarafından giderilmiştir.

                                                Kondansatörün dolması durumu dikkate alındığında kondansatörün levhalarındaki yük değişimi, elektrik alanını, elektrik alan değişimi de, elektrik akısındaki değişime neden olur. Maxwell elektrik akısındaki bu değişime eşdeğer akım adını vermiş ve Ampere Yasasını   Dolanım.B = 4.π.K ( iiletken + ieşdeğer )  şeklinde yeniden düzenlemiştir.

                                                Kondansatörün yükü Q = C.V = ε0. ( A/d ).E.d

                                                Q = ε0.A.E olur. AE çarpımına elektrik akısı denir.

                                                Buradan;

                                                Q = ε0.ΦE yazılabilir.

                                               

                                                Levhalar arasına uygulanan gerilim değiştirildiğinde levhaların yük değişimi için;

                                                ΔQ = ε0.ΔΦE yazılabilir.

                                                Eşitliğin her iki tarafı Δt ye bölünürse;

                                                ΔQ/Δt = ( 1/ 4πK ) ( ΔΦE/Δt )  bulunur. Bu eşitliğin sol tarafı akım şiddeti, sağ tarafı elektrik akısının değişim hızıdır.

                                                ieş = ( 1/4πK ) ( ΔΦE/Δt )   olur.

                                                SONUÇ:

                                                İletken levhalardan geçen elektrik akısındaki değişme ( levhalar arasındaki elektrik alanındaki değişme ) bir akıma eşdeğerdir. Bu akıma EŞDEĞER AKIM denir. Eşdeğer akımın oluşması için bir yüzeyden geçen elektrik akısının değişmesi gerekir. Alternatif akım devrelerinde kondansatörlerden geçtiği kabul edilen akım eşdeğer akımdır. Eşdeğer akımı yazarsak;

                                               ieş = ( 1/4πK ) ( ΔΦE/Δt ) bulunur.

                                               Eş değer akımın dolanımı;

                                               2.π.r.B = 4.π.K.ieş

                                               2.π.r.B = 4.π.K ( 1/4.π.k) ( ΔΦE/ Δt )

                                               2.π.r.B =  ( K/k ) ( ΔΦE/Δt )   olur.