Kalıcı mıknatısların ve akım taşıyan iletkenlerin yakınında ortaya çıkan manyetik alan çizgilerinin (MFL'ler) nedenleri ve doğası hakkında. Önceki bir makalede, kalıcı bir mıknatısın veya akım taşıyan bir iletkenin yakınındaki manyetik alanın, değişen yoğunluktaki MSL'lerden kaynaklanan bir girişim modelini temsil ettiğini varsaymıştım. MSL terimine belirli bir fiziksel anlam yüklüyorum. Bunlar sadece geometrik çizgiler değil, aynı zamanda manyetik özelliklere sahip mikroskobik dalgalardan oluşan manyetik alanın karmaşık yapısının bir parçasıdır. Bir parça demir veya demir talaşı kalıcı bir mıknatısın manyetik alanına maruz bırakıldığında, bu alan demir parçasına veya demir talaşına göre dışsaldır (EMF). VMF ilk önce bir demir parçasında veya demir talaşında kendi manyetik alanını (SMF) indükler ve daha sonra MFL'leri aracılığıyla bu SMF ile etkileşime girer.
Bu aynı zamanda akım taşıyan iletkenler için de geçerlidir. Kapalı bir devrenin iletkenlerinde akım olduğu sürece (bu, iletkenlerin çevresinde bir SMP olduğu anlamına gelir), VMF, iletkenlerin SMP'si ile MSL'leri aracılığıyla etkileşime girer. İletkende akım olmadığında ve dolayısıyla iletken etrafında MSL olmadığında, MSL'si iletkenin mikro yapısına nüfuz etmesine rağmen EMF iletkenin kendisi üzerinde etkili olmaz.
Bu yazımızda MSL üzerinden mıknatıs ve iletkenlerin akımla etkileşiminden bahsedeceğiz.
Bu konuda bilimsel yayınlardan bilinenleri hatırlayalım. Daha önce de belirtildiği gibi, 1820'de G. Oersted, bir mıknatıs ve bir iletkenin akımla etkileşimini deneysel olarak gösterdi. Doğru akımlı bir iletkenin yakınındaki manyetik iğnenin davranışı, bu iletkenin çevresinde manyetik bir alan olduğunu gösteriyordu. Daha sonra manyetik alan ile akım arasında yakın bir bağlantı kuruldu. Deneylerini özetleyen Oersted, kapalı bir devrenin iletkenlerinde akımın varlığının, doğası ne olursa olsun, her zaman bu devrenin iletkenleri çevresinde bir MSL manyetik alanının oluşmasını gerektirdiğini gösterdi. İletkenin MSL'sinin manyetik iğnenin MSL'si ile etkileşimi, kutuplarından birinin akımla iletkene doğru dönmesine neden olur.
1821 yılında Fransız bilim adamı A. Ampere, bir devreden elektrik akımı geçmesi ve statik elektrikte böyle bir ilişkinin bulunmaması durumunda elektrik ve manyetizma arasındaki ilişkiyi kurmuştur.
Belirtilen MSL etkileşiminin karşılıklı olup olmadığını kontrol etmek için; Bir mıknatısın akım taşıyan bir iletkene etki edip etmediği konusunda aşağıdaki deney gerçekleştirildi (Şekil 1). Sabit bir kalıcı mıknatısın üzerine doğru akımlı bir iletken asıldı. Akım taşıyan bir iletkenin manyetik bir iğneye benzer şekilde davrandığı ortaya çıktı.
İlginç bir deney, paralel şerit mıknatısın yakınına yerleştirilen esnek bir iletkenle yapılmıştır. İletkende bir akım göründüğünde, bir şerit mıknatısın etrafına sarıldı (Şekil 2). Bu, şerit mıknatısın MSL'si ile etkileşime giren akım taşıyan iletkenin her bölümünün etrafında MSL'lerin göründüğünü gösterdi.
Aynı sonuç, deneyinde akım taşıyan yalıtımlı bir teli metal talaşlara batırırsanız, talaşların bir mıknatıs gibi tüm uzunluğu boyunca ona yapıştığı gerçeğine dikkat çeken D. Arago tarafından da yapıldı. Akım kapatıldığında talaş kaybolur.
Birbirine yakın konumdaki doğru akıma sahip iki iletken arasında da benzer etkileşimler kurulmuştur. Deneyde (Şekil 3), iki paralel iletken birbirinden kısa bir mesafeye monte edilmiştir. Bu iletkenler yönlerine bağlı olarak çekildi veya itildi. Bu ve diğer deneylerde, elektrik akımının manyetik etkisinin iki mıknatısın etkileşimine benzer olduğu gösterilmiştir.
Manyetik alanların etkileşimi üzerine ele aldığımız deneyler, hem kalıcı mıknatıslar durumunda hem de kalıcı mıknatıslar ile akım taşıyan iletkenler arasındaki ve ayrıca iki akım taşıyan iletkenin birbirleriyle olan tüm etkileşimlerinin etkileşime indirgendiğini göstermektedir. MSL'leri aracılığıyla manyetik alanların. Pratikte, manyetik alanların etkileşimi temelinde, özellikle manyetik alanların ve iletkenlerin akımla etkileşimi temelinde çok sayıda teknik cihazın oluşturulduğu gerçeğini dikkate alarak, bazı deneyler sunmalıyız. Daha sonra bu alandaki bazı olguları açıklamam gerekecek.
Manyetik alan ve iletkenin akımla etkileşimi üzerine aşağıdaki deneyi düşünün. At nalı mıknatısının manyetik alanında akım taşıyan bir iletkenin düz bir bölümü vardır. (Şekil 4). Bir iletkendeki akımın yönünü değiştirerek ve manyetik alanın yönüne göre konumunu değiştirerek iletkene etki eden kuvvetin yönünü belirleyebilirsiniz. Akım açıldığında (yönüne bağlı olarak), iletken mıknatısın içine çekilebilir veya mıknatısın dışına itilebilir. Bu durumda manyetik alan, akım taşıyan iletkene yalnızca MSL alanının yönüne dik olarak yerleştirildiğinde etki eder. İletken ve MSL paralel yerleştirildiğinde etkileşim alanı oluşmaz.
Manyetik alanda akım taşıyan bir iletkene etki eden kuvvet aşağıdaki ilişkiden belirlenir:
F= k*H*I*L*sina,
burada H manyetik alan gücüdür, I akım gücüdür, L iletkenin düz bölümünün uzunluğudur ve a H ile I arasındaki açıdır.
Bu ilişkiye Ampere yasası denir. Pratikte çoğu durumda içinden akımın geçtiği çeşitli şekillerdeki iletkenlerle uğraşmak gerekir ve manyetik alanın bu tür iletkenler üzerindeki akımlı etkisi oldukça karmaşıktır. Bir manyetik alanın, bobin veya solenoid şeklindeki basit akım taşıyan iletken formlarına nasıl etki ettiğini görelim.
Deneylerin gösterdiği gibi, akımlı bir bobin, kutupları (kuzey ve güney) bobinin zıt düzlemlerinde bulunan düz bir mıknatısa benzer. Kutuplar akım taşıyan bobinin düzlemlerine diktir. Bu kutuplardan hangisinin kuzey, hangisinin güney olduğunu gimlet kuralını kullanarak belirleyebilirsiniz. Akıma sahip bobinin kuzey kutbu, MSL'nin yönüne benzer şekilde dönme kolunun yönü ile belirlenir. Eğer jileti akım yönünde vidalarsanız bobin düzleminden çıkan MSL'ler kuzey kutbunu gösterecektir. Solenoidin manyetik kutupları da aynı şekilde belirlenir.
Akımla bir bobine etki eden harici bir manyetik alan, onu, bobinin MSL'si harici manyetik alanın MSL'sine paralel olacak şekilde döndürme eğilimindedir. Akım taşıyan bir bobine etki eden kuvvetleri analiz etmek için, onu dikdörtgen şeklinde yapmak uygundur. Bu durumda bobinin iki tarafının manyetik alan yönüne paralel, diğer ikisinin ise dik olduğunu varsayalım (Şekil 5). Bobinin ilk iki tarafı manyetik alandan etkilenmez ancak bobinin diğer iki tarafı akımın ters yönünün oluşturduğu eşit ve zıt manyetik kuvvetlere maruz kalır. Bu kuvvetler, bobini akım düzlemi manyetik alanın yönüne dik olacak şekilde döndüren bir tork oluşturur. Bobinin diğer iki tarafında manyetik alan, akımın yönüne bağlı olarak bobini deforme etme (sıkıştırma veya germe) eğiliminde olan iki eşit fakat zıt yönlü kuvvete etki eder.
Yukarıdaki deneylerin ve diğer deneylerin sonuçlarına dayanarak, aşağıdaki sonuçlar çıkarılabilir.
Manyetik alan, yönü akımın yönüne ve manyetik alanın MSL yönüne dik olan bir kuvvetle, akım taşıyan bir iletkenin düz bir bölümüne etki eder;
Manyetik alan, bobini veya solenoidi, bobinin veya solenoidin güney kutbundan kuzey kutbuna doğru alanın yönüyle çakışacak şekilde döndürme eğiliminde olan bir tork yaratır;
Manyetik alan, MSL yönü boyunca yer alan akım taşıyan iletkenlere etki etmez;
MSL'ler sadece geometrik çizgiler değil, aynı zamanda manyetik özelliklere sahip mikroskobik dalgalardan oluşan manyetik alanın karmaşık yapısının bir parçasıdır.
Bir sonraki yazımızda bu ve diğer kuvvetlerin doğasından ve özelliklerinden bahsedeceğiz.
Bir devredeki elektrik akımı her zaman bir şekilde kendini gösterir. Bu, belirli bir yük altında çalışma veya buna eşlik eden akımın etkisi olabilir. Böylece, akımın etkisiyle belirli bir devrede onun varlığı veya yokluğu değerlendirilebilir: yük çalışıyorsa akım vardır. Akıma eşlik eden tipik bir olay gözlemlenirse, devrede akım vardır, vb.
Genel olarak elektrik akımı çeşitli etkilere neden olabilir: termal, kimyasal, manyetik (elektromanyetik), ışık veya mekanik ve farklı türde akım etkileri sıklıkla aynı anda meydana gelir. Bu makalede bu fenomenler ve akımın etkileri tartışılacaktır.
Elektrik akımının termal etkisi
Bir iletkenden doğru veya alternatif elektrik akımı geçtiğinde iletken ısınır. Farklı koşullar ve uygulamalardaki bu tür ısıtma iletkenleri şunlar olabilir: metaller, elektrolitler, plazma, erimiş metaller, yarı iletkenler, yarı metaller.
En basit durumda, örneğin bir nikrom telden bir elektrik akımı geçirilirse ısınacaktır. Bu fenomen ısıtma cihazlarında kullanılır: elektrikli su ısıtıcılarda, kazanlarda, ısıtıcılarda, elektrikli sobalarda vb. Elektrik ark kaynağında, elektrik arkının sıcaklığı genellikle 7000 ° C'ye ulaşır ve metal kolayca erir - bu aynı zamanda termal etkidir akıntının.
Devrenin bir bölümünde açığa çıkan ısı miktarı, bu bölüme uygulanan gerilime, akan akımın değerine ve aktığı süreye () bağlıdır.
Bir devrenin bir bölümü için Ohm yasasını dönüştürdükten sonra, ısı miktarını hesaplamak için voltajı veya akımı kullanabilirsiniz, ancak daha sonra devrenin direncini bilmek gerekir, çünkü akımı sınırlayan şey budur ve aslında, ısınmaya neden olur. Veya devredeki akımı ve voltajı bilerek, üretilen ısı miktarını da kolayca bulabilirsiniz.
Elektrik akımının kimyasal etkisi
Doğru elektrik akımının etkisi altında iyon içeren elektrolitler akımın kimyasal etkisidir. Elektroliz sırasında, negatif iyonlar (anyonlar) pozitif elektrota (anot) çekilir ve pozitif iyonlar (katyonlar) negatif elektrota (katot) çekilir. Yani elektroliz işlemi sırasında elektrolitin içerdiği maddeler akım kaynağının elektrotlarında salınır.
Örneğin, bir çift elektrot belirli bir asit, alkali veya tuz çözeltisine daldırılır ve devreden bir elektrik akımı geçtiğinde, bir elektrotta pozitif yük, diğerinde negatif yük oluşturulur. Çözeltinin içerdiği iyonlar elektrot üzerinde zıt yükte birikmeye başlar.
Örneğin, bakır sülfatın (CuSO4) elektrolizi sırasında, pozitif yüklü bakır katyonları Cu2+, negatif yüklü katoda doğru hareket eder, burada eksik yükü alırlar ve nötr bakır atomları haline gelerek elektrotun yüzeyine yerleşirler. Hidroksil grubu -OH, anotta elektronlardan vazgeçerek oksijenin salınmasına neden olur. Pozitif yüklü hidrojen katyonları H+ ve negatif yüklü anyonlar SO42- çözeltide kalacaktır.
Elektrik akımının kimyasal etkisi endüstride, örneğin suyu kendisini oluşturan parçalara (hidrojen ve oksijen) ayrıştırmak için kullanılır. Elektroliz ayrıca bazı metallerin saf formda elde edilmesini de mümkün kılar. Elektroliz kullanılarak, yüzeye belirli bir metalden (nikel, krom) ince bir tabaka kaplanır - bu vb.
1832'de Michael Faraday, elektrotta salınan bir maddenin kütlesinin (m), elektrolitten geçen elektrik yükü (q) ile doğru orantılı olduğunu tespit etti. Elektrolitten t süresi boyunca doğru akım I geçerse, Faraday'ın birinci elektroliz yasası geçerlidir:
Burada orantı katsayısı k'ya maddenin elektrokimyasal eşdeğeri denir. Elektrolitten tek bir elektrik yükü geçtiğinde açığa çıkan maddenin kütlesine sayısal olarak eşittir ve maddenin kimyasal yapısına bağlıdır.
Herhangi bir iletkende (katı, sıvı veya gaz) elektrik akımı olması durumunda iletken çevresinde manyetik alan gözlenir, yani akımı taşıyan iletken manyetik özellik kazanır.
Dolayısıyla, içinden akımın aktığı bir iletkene, örneğin manyetik bir pusula iğnesi şeklinde bir mıknatıs getirirseniz, o zaman iğne iletkene dik olarak dönecek ve iletkeni bir demir çekirdeğin etrafına sararak doğrudan geçerseniz İletkenden akım geçtiğinde çekirdek bir elektromıknatıs haline gelecektir.
1820'de Oersted, akımın manyetik bir iğne üzerindeki manyetik etkisini keşfetti ve Ampere, iletkenlerin akımla manyetik etkileşiminin niceliksel yasalarını oluşturdu.
Bir manyetik alan her zaman akım tarafından, yani hareket eden elektrik yükleri tarafından, özellikle yüklü parçacıklar (elektronlar, iyonlar) tarafından oluşturulur. Zıt yönlü akımlar birbirini iter, tek yönlü akımlar ise birbirini çeker.
Bu tür mekanik etkileşim, akımların manyetik alanlarının etkileşimi nedeniyle meydana gelir, yani her şeyden önce manyetik etkileşimdir ve ancak o zaman mekaniktir. Bu nedenle akımların manyetik etkileşimi birincildir.
1831'de Faraday, bir devredeki değişen manyetik alanın başka bir devrede akım ürettiğini tespit etti: üretilen emk, manyetik akının değişim hızıyla orantılıdır. Bu güne kadar sadece elektromıknatıslarda değil (örneğin endüstriyel olanlarda) tüm transformatörlerde kullanılan akımların manyetik etkisi olması mantıklıdır.
En basit haliyle, elektrik akımının ışık etkisi, içinden geçen akımla spirali beyaz ısıya ısıtılan ve ışık yayan akkor lambada gözlemlenebilir.
Bir akkor lamba için, ışık enerjisi sağlanan elektriğin yaklaşık %5'ini oluşturur ve geri kalan %95'i ısıya dönüştürülür.
Floresan lambalar mevcut enerjiyi daha verimli bir şekilde ışığa dönüştürür - cıva buharındaki veya neon gibi inert bir gazdaki elektrik deşarjından alınan fosfor sayesinde elektriğin% 20'ye kadarı görünür ışığa dönüştürülür.
Elektrik akımının aydınlatma etkisi LED'lerde daha verimli bir şekilde gerçekleşir. Elektrik akımı bir pn bağlantısından ileri yönde geçtiğinde, yük taşıyıcıları (elektronlar ve delikler) foton emisyonuyla yeniden birleşir (elektronların bir enerji seviyesinden diğerine geçişi nedeniyle).
En iyi ışık yayıcılar, GaAs, InP, ZnSe veya CdTe gibi doğrudan aralıklı yarı iletkenlerdir (yani doğrudan optik bant-bant geçişlerine izin verenlerdir). Yarı iletkenlerin bileşimini değiştirerek ultraviyoleden (GaN) orta kızılötesine (PbS) kadar çeşitli dalga boylarında LED'ler oluşturmak mümkündür. Bir LED'in ışık kaynağı olarak verimliliği ortalama %50'ye ulaşır.
Yukarıda belirtildiği gibi elektrik akımının geçtiği her iletken kendi etrafında bir daire oluşturur. Manyetik eylemler, örneğin elektrik motorlarında, manyetik kaldırma cihazlarında, manyetik valflerde, rölelerde vb. harekete dönüştürülür.
Bir akımın diğeri üzerindeki mekanik etkisi Ampere yasasıyla tanımlanır. Bu yasa ilk olarak 1820 yılında André Marie Ampère tarafından doğru akım için oluşturulmuştur. Bir yönde akan elektrik akımlarına sahip paralel iletkenlerin birbirini çektiği, zıt yönlerde ise ittiği anlaşılmaktadır.
Ampere yasası aynı zamanda manyetik alanın akım taşıyan bir iletkenin küçük bir bölümüne etki ettiği kuvveti belirleyen yasadır. Manyetik alanın, manyetik alanda bulunan akım taşıyan bir iletkenin bir elemanına etki ettiği kuvvet, iletkendeki akım ve iletkenin uzunluğunun elemanının vektör ürünü ile manyetik indüksiyonla doğru orantılıdır.
Rotorun, statorun dış manyetik alanına M torku ile yönlendirilen akımlı bir çerçevenin rolünü oynadığı bu prensibe dayanmaktadır.
Bir devrede elektrik akımının olup olmadığı, elektrik akımının etkileri adı verilen çeşitli belirtileriyle belirlenebilir. Elektrik akımı termal, ışık ve kimyasal olaylara neden olabilir. Ayrıca elektrik akımı her zaman manyetik bir olaya neden olur.
Elektrik akımının termal etkisi, içinde akım olduğunda iletkenin ısınmasıdır. Ancak iletken yeterince yüksek bir sıcaklığa ısıtılırsa parlamaya başlayabilir. Yani akımın ışık etkisi, termal etkinin bir sonucu olarak ortaya çıkacaktır.
Örneğin demir telden elektrik akımı geçirilirse ısınır. Akımın metallerdeki benzer bir termal etkisi elektrikli su ısıtıcılarında ve diğer bazı ev aletlerinde kullanılır.
Akkor lambalardaki tungsten filaman, kuvvetli bir şekilde ısıtıldığında parlamaya başlar. Bu durumda elektrik akımının ışık etkisinden yararlanılır. Enerji tasarruflu lambalarda gaz, içinden elektrik akımı geçtiğinde parlar.
Elektrik akımının kimyasal etkisi aşağıda kendini göstermektedir. Belirli bir tuz, alkali veya asit çözeltisini alın. İçine iki elektrot daldırılır; devreden bir elektrik akımı geçtiğinde, bir elektrotta pozitif yük, diğerinde negatif yük oluşturulur. Çözeltinin içerdiği iyonlar (genellikle pozitif yüklü metal iyonları), zıt yüklü elektrot üzerinde birikmeye başlar. Bu olaya elektroliz denir.
Örneğin, bir bakır sülfat (CuS04) çözeltisinde, pozitif yüklü (Cu2+) bakır iyonları, negatif yüklü elektroda doğru hareket eder. Eksik iyonları elektrottan aldıktan sonra nötr bakır atomlarına dönüşerek elektrotun üzerine yerleşirler. Bu durumda suyun hidroksil grupları (-OH), elektronlarını pozitif yüklü elektroda bağışlar. Sonuç olarak çözeltiden oksijen açığa çıkar. Pozitif yüklü hidrojen iyonları (H+) ve negatif yüklü sülfat grupları (SO4 2-) çözeltide kalır.
Böylece elektroliz sonucunda kimyasal bir reaksiyon meydana gelir.
Elektrik akımının kimyasal etkisi endüstride kullanılmaktadır. Elektroliz, bazı metalleri saf haliyle elde etmenizi sağlar. Ayrıca yüzeyi belirli bir metalden (nikel, krom) ince bir tabaka ile kaplamak için de kullanılır.
Elektrik akımının manyetik etkisi, içinden akımın geçtiği iletkenin bir mıknatısa etki etmesi veya demiri mıknatıslamasıdır. Örneğin, bir pusulanın manyetik iğnesine paralel bir iletken yerleştirirseniz iğne 90° dönecektir. Küçük bir demir nesneyi bir iletkene sararsanız, iletkenin içinden elektrik akımı geçtiğinde nesne mıknatıs haline gelir.
Akımın manyetik etkisi elektrik ölçüm cihazlarında kullanılır.
Akımın manyetik etkisi
Mario Llozzi
OERSTED'İN DENEYİMİ
Elektrik ve manyetizma arasında yakın bir bağlantının olası varlığı, elektrostatik ve manyetostatik çekim ve itme olaylarının analojisinden etkilenen ilk araştırmacılar tarafından öne sürüldü. Bu fikir o kadar yaygındı ki, önce Cardan, ardından Hilbert bunu bir önyargı olarak değerlendirdi ve bu iki fenomen arasındaki farkı mümkün olan her şekilde kanıtlamaya çalıştı. Ancak bu varsayım, yıldırımın mıknatıslanma etkisinin belirlendiği ve Franklin ve Beccaria'nın Leyden kavanozunun deşarjını kullanarak mıknatıslanmayı başardığı 18. yüzyılda daha büyük bir gerekçeyle yeniden ortaya çıktı. Elektrostatik ve manyetostatik olaylar için resmi olarak aynı olan Coulomb yasaları bu sorunu bir kez daha gündeme getirdi.
Volta'nın pili uzun süre elektrik akımı üretmeyi mümkün kıldıktan sonra, elektrik ve manyetik olaylar arasındaki bağlantıyı keşfetme girişimleri daha sık ve yoğun hale geldi. Ancak yoğun araştırmalara rağmen keşif yirmi yıl beklemek zorunda kaldı. Böyle bir gecikmenin nedenleri o dönemde geçerli olan bilimsel fikirlerde aranmalıdır. Tüm kuvvetler yalnızca Newtoncu anlamda, yani maddi parçacıklar arasında onları birbirine bağlayan düz bir çizgi boyunca etki eden kuvvetler olarak anlaşıldı. Bu nedenle araştırmacılar, manyetik bir kutup ile elektrik akımı arasındaki (ya da daha genel ifadeyle, "galvanik sıvı" ile manyetik sıvı arasındaki) varsayılan çekim veya itmeyi tespit etmeyi umdukları cihazlar inşa ederek tam olarak bu türden kuvvetleri keşfetmeye çalıştılar. veya çelik bir iğneyi mıknatıslamaya çalışarak akımı onun içinden yönlendirerek.
Gian Domenico Romagnosi (1761-1835) ayrıca, Guglielmo Libri (1803-1869), Pietro Configliacchi (1777-1844) ve daha birçok kişinin katıldığı 1802 tarihli bir makalesinde anlattığı deneylerde galvanik ve manyetik sıvı arasındaki etkileşimi keşfetmeye çalıştı. Daha sonra bu keşfin önceliğini Romagnosi'ye atfederek anılacaktır. Ancak Romagnosi'nin açık devre pil ve manyetik iğne ile yaptığı deneylerde hiçbir elektrik akımının bulunmadığına ve dolayısıyla gözlemleyebildiği tek şeyin sıradan elektrostatik etki olduğuna ikna olmak için bu makaleyi okumak yeterlidir.
Danimarkalı fizikçi Hans Christian Oersted (1777-1851), 21 Temmuz 1820'de "Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magnetam" başlıklı dört sayfalık (Latince) kısa ve öz bir makalede, elektromanyetizmayla ilgili temel bir deneyi tanımladığında, Meridyen boyunca uzanan düz bir iletkendeki akımın manyetik iğneyi meridyen yönünden saptırdığını kanıtlayan bilim adamlarının ilgisi ve şaşkınlığı, yalnızca soruna bu kadar uzun zamandır aranan bir çözümün elde edilmiş olması nedeniyle değil, aynı zamanda da büyük oldu. Yeni deneyim, hemen anlaşıldığı gibi, Newton'a özgü olmayan kuvvete işaret ediyordu. Aslında, Oersted'in deneyinden, manyetik kutup ile akım elemanı arasında etki eden kuvvetin, onları bağlayan düz çizgi boyunca değil, bu düz çizginin normali boyunca yönlendirildiği açıkça ortaya çıktı, yani, o zaman söyledikleri gibi, öyle. , "dönüş gücü." Bu gerçeğin önemi o zaman bile hissediliyordu, ancak yıllar sonra tam olarak anlaşıldı. Oersted'in deneyimi Newton'un dünya modelinde ilk çatlağı yarattı.
Bilimin içinde bulunduğu zorluk, örneğin İtalyanca, Fransızca, İngilizce ve Almanca çevirmenlerin Oersted'in Latince makalesini kendi ana dillerine çevirirken içinde bulundukları kafa karışıklığıyla değerlendirilebilir. Çoğu zaman, kendilerine net olmayan bir çeviri yaptıktan sonra, bir notta Latince orijinalinden alıntı yaptılar.
Aslında Oersted'in makalesinde bugün bile belirsiz kalan şey, gözlemlediği fenomene, kendisine göre "elektriksel madde, pozitif ve negatif" iletken etrafındaki iki zıt yönlü sarmal hareketin neden olduğu fenomene vermeye çalıştığı açıklamadır. , sırasıyla."
Ørsted tarafından keşfedilen olgunun benzersizliği, deneycilerin ve teorisyenlerin hemen büyük ilgisini çekti. De la Rive tarafından tekrarlanan benzer deneylerde bulunduğu Cenevre'den dönen Arago, Paris'te bunlar hakkında konuştu ve aynı 1820 yılının Eylül ayında, yatay olarak yerleştirilmiş bir karton parçasından geçen dikey bir akım iletkeni ile ünlü kurulumunu bir araya getirdi. demir talaşı serpilir. Ancak bu deneyi yaparken genellikle fark ettiğimiz demir talaşlarından oluşan halkaları bulamadı. Deneyciler, Faraday'ın "manyetik eğriler" veya "kuvvet çizgileri" teorisini öne sürmesinden bu yana bu daireleri açıkça görüyorlar. Aslında çoğu zaman bir şeyi görmek için onu gerçekten arzulamanız gerekir! Arago yalnızca iletkenin, kendi deyimiyle, "demir talaşlarına sanki bir mıknatısmış gibi yapıştığını" gördü ve buradan "akımın, önceden mıknatıslanmaya maruz kalmamış demirde manyetizmaya neden olduğu" sonucuna vardı.
Aynı 1820'de Biot, kendisinin ve Savart'ın yürüttüğü deneysel bir çalışmanın sonuçlarını bildirdiği iki raporu (30 Ekim ve 18 Aralık) okudu. Elektromanyetik kuvvetin büyüklüğünün mesafeye bağımlılığını belirleyen yasayı keşfetmeye çalışan Biot, Coulomb'un daha önce kullandığı salınım yöntemini kullanmaya karar verdi. Bunu yapmak için, manyetik bir iğnenin yanına yerleştirilmiş kalın bir dikey iletkenden oluşan bir kurulum kurdu: açıldığında akım
Bir elektrik devresinde akımın varlığı her zaman bir hareketle kendini gösterir. Örneğin, belirli bir yük veya ilgili bir olay altında çalışmak. Sonuç olarak, belirli bir elektrik devresinde varlığını gösteren, elektrik akımının hareketidir. Yani yük çalışıyorsa akım gerçekleşir.
Elektrik akımının çeşitli etkilere neden olduğu bilinmektedir. Örneğin bunlar termal, kimyasal, manyetik, mekanik veya ışığı içerir. Bu durumda elektrik akımının çeşitli etkileri aynı anda kendini gösterebilir. Bu materyaldeki tüm tezahürleri size daha ayrıntılı olarak anlatacağız.
Termal olay
Bir iletkenin içinden akım geçtiğinde sıcaklığının arttığı bilinmektedir. Bu tür iletkenler, çeşitli metaller veya bunların eriyikleri, yarı metaller veya yarı iletkenlerin yanı sıra elektrolitler ve plazmadır. Örneğin nikrom bir telden elektrik akımı geçtiğinde çok ısınır. Bu fenomen ısıtma cihazlarında, yani: elektrikli su ısıtıcılarda, kazanlarda, ısıtıcılarda vb. Elektrik ark kaynağı en yüksek sıcaklığa sahiptir, yani elektrik arkının ısınması 7.000 santigrat dereceye kadar ulaşabilir. Bu sıcaklıkta metalin kolay erimesi sağlanır.
Üretilen ısı miktarı doğrudan belirli bir bölüme hangi voltajın uygulandığına, ayrıca elektrik akımına ve devreden geçtiği zamana bağlıdır.
Üretilen ısı miktarını hesaplamak için voltaj veya akım kullanılır. Bu durumda elektrik devresindeki direnç göstergesini bilmek gerekir çünkü akım sınırlaması nedeniyle ısınmaya neden olan budur. Ayrıca akım ve voltaj kullanılarak ısı miktarı belirlenebilir.
kimyasal olay
Elektrik akımının kimyasal etkisi elektrolitteki iyonların elektrolizidir. Elektroliz sırasında anot anyonları kendisine, katoda ise katyonları bağlar.
Başka bir deyişle, elektroliz sırasında akım kaynağının elektrotları üzerinde belirli maddeler salınır.
Bir örnek verelim: iki elektrot asidik, alkali veya tuzlu bir çözeltiye indirilir. Daha sonra elektrik devresinden, elektrotlardan birinde pozitif yük, diğerinde negatif yük oluşmasına neden olan bir akım geçirilir. Çözeltideki iyonlar elektrot üzerinde farklı bir yük ile biriktirilir.
Elektrik akımının kimyasal etkisi endüstride kullanılmaktadır. Böylece, bu fenomeni kullanarak su, oksijen ve hidrojene ayrışır. Ek olarak, elektroliz kullanılarak metaller saf haliyle elde edilir ve yüzeyler de elektrolizle kaplanır.
Manyetik olay
Herhangi bir toplanma durumundaki bir iletkendeki elektrik akımı, manyetik bir alan yaratır. Başka bir deyişle, elektrik akımı olan bir iletken manyetik özelliklere sahiptir.
Böylece manyetik pusula iğnesini, içinden elektrik akımı geçen bir iletkene yaklaştırdığınızda dönmeye başlayacak ve iletkene dik konum alacaktır. Bu iletkeni bir demir çekirdeğin etrafına sararsanız ve içinden doğru akım geçirirseniz, bu çekirdek bir elektromıknatıs özelliklerini alacaktır.
Manyetik alanın doğası her zaman bir elektrik akımının varlığıdır. Açıklayalım: Hareketli yükler (yüklü parçacıklar) bir manyetik alan oluşturur. Bu durumda zıt yönlerdeki akımlar birbirini iter, aynı yöndeki akımlar ise çeker. Bu etkileşim, elektrik akımlarının manyetik alanlarının manyetik ve mekanik etkileşimi ile doğrulanır. Akımların manyetik etkileşiminin çok önemli olduğu ortaya çıktı.
Manyetik etki transformatörlerde ve elektromıknatıslarda kullanılır.
Işık fenomeni
Işık eyleminin en basit örneği akkor lambadır. Bu ışık kaynağında spiral, içinden geçen akım sayesinde beyaz ısı durumuna geçerek istenilen sıcaklık değerine ulaşır. Işık bu şekilde yayılır. Geleneksel bir akkor ampulde elektriğin yalnızca yüzde beşi ışığa harcanırken, geri kalan aslan payı ısıya dönüştürülür.
Floresan lambalar gibi daha modern analoglar, elektriği en verimli şekilde ışığa dönüştürür. Yani tüm enerjinin yaklaşık yüzde yirmisi ışığın temelinde yatmaktadır. Fosfor, cıva buharında veya inert gazlarda meydana gelen bir deşarjdan gelen UV radyasyonunu alır.
Akımın ışık eyleminin en etkili şekilde uygulanması. Bir pn bağlantısından geçen bir elektrik akımı, yük taşıyıcılarının foton emisyonu ile yeniden birleşmesine neden olur. En iyi LED ışık yayıcılar doğrudan aralıklı yarı iletkenlerdir. Bu yarı iletkenlerin bileşimini değiştirerek farklı ışık dalgaları (farklı uzunluklar ve aralıklar) için LED'ler oluşturmak mümkündür. LED'in verimliliği yüzde 50'ye ulaşıyor.
Mekanik olay
Elektrik akımı taşıyan bir iletkenin çevresinde manyetik bir alanın oluştuğunu hatırlayın. Tüm manyetik eylemler harekete dönüştürülür. Örnekler arasında elektrik motorları, manyetik kaldırma üniteleri, röleler vb. yer alır.
1820'de Andre Marie Ampère, bir elektrik akımının diğeri üzerindeki mekanik etkisini tanımlayan ünlü "Amper Yasasını" türetti.
Bu yasa, elektrik akımını aynı yönde taşıyan paralel iletkenlerin birbirlerine çekim, zıt yöndeki iletkenlerin ise itme kuvvetine maruz kaldıklarını belirtmektedir.
Ayrıca amper yasası, manyetik alanın elektrik akımı taşıyan bir iletkenin küçük bir bölümüne etki ettiği kuvvetin büyüklüğünü belirler. Bir elektrik motorunun işleyişinin altında yatan bu kuvvettir.