İndüktör (Bobin) Nasıl Çalışır? |
1. Bölüm

Elektronik alanında en temel elemanlardan biri olan indüktörler hakkında ne biliyoruz? Bildiklerimiz gerçekten doğru mu? Bu yazımızda görünüşte bir çekirdeğin etrafına sarılan iletkenden farklı olmayan, ama işleviyle 19. yüzyılda elektroniğin temellerine yerleşen indüktörü ele aldık. İndüktör nasıl çalışır, tarihi nedir, kim bulmuştur sorularına yanıt arıyorsanız doğru yerdesiniz.

A- A+

11.11.2014 tarihli yazı 106715 kez okunmuştur.

Elektromanyetizma Lenz Kanunu İndüksiyon Kanunu İndüktör Manyetik Alan Faraday Henry

İndüktör, elektrik enerjisini manyetik alan formunda enerji depolayan, pasif elektronik devre bileşenidir. Bir silindir çekirdeğin etrafına sarılmış iletkenden oluşur. Üzerinden akım geçtiğinde, enerji geçici olarak manyetik alan içerisinde depolanır. Geçen akım değiştiğinde zamanla değişen manyetik alan, iletken üzerinde Faraday'ın Elektromanyetik İndüksiyon Kanunu'na göre bir gerilim indükler.

Şekil 1: İndüktör Genel Yapısı

İndüktör, indüktans değeri ile karakterize edilir. Devre çizimlerinde L harfi ile sembolize edilir ve birimi Henry'dir.

Şekil 2: Genel Kullanım İndüktörler

►İlginizi Çekebilir: İndüksiyon Lambaları: En Uzun Ömürlü Lambalar

Her kablo ya da iletken, üzerinden akım geçirirken etrafında bir manyetik alan üretir. İndüktör, düz bir telden farklı olarak, daha fazla manyetik alan üretmek amacıyla telin bir çekirdeğin etrafına sarılmasıyla oluşur. Sarım sayısı arttıkça indüktans ve böylece oluşan manyetik alan artacaktır.

Şekil 3: Toroid İndüktör

İndüktörün çalışma prensibini somut olarak ifade edersek; belirli bir akım değişimi için üretilen elektromotor kuvvete (voltaj) indüktans denir. Örneğin, 1 Henry indüktansa sahip bir indüktörden geçen akım, saniyede 1 Amper değiştiğinde 1 Voltluk bir elektromotor kuvvet üretilecektir.

İndüktörün Tarihçesi

Manyetik alanın elektrik devresiyle etkileşerek nasıl gerilim ürettiğini açıklayan elektromanyetizmanın temeli olan İndüksiyon Yasası'nın sahibi Faraday, bu buluşuyla elektrik devrelerine yeni bir bileşeni; indüktörü kazandırmıştır.

Michael Faraday (1791-1867)

►İlginizi Çekebilir: Deneysel Bilimler Prensi | Michael Faraday

Michael Faraday 1831'de, Joseph Henry ise 1832 yılında, birbirlerinden habersiz olarak elektromanyetik indüksiyonu keşfetmişlerdir. Ancak, Faraday deney sonuçlarını daha önce açıklamıştır.

Şekil 4: Faraday'ın İndüksiyon Deney Düzeneği

►İlginizi Çekebilir: Faraday Kafesi Nedir?

Şekil 4'te gördüğümüz Faraday'ın deneyinde, sağ taraftaki sıvı pil devreye akım sağlamakta, bu akım üstteki küçük bobinden geçmekte ve bir manyetik alan yaratmaktadır. Bobinler, sabitken aşağıdaki bobinden bir akım oluşmamaktadır. Ancak, yukarıdaki bobin yukarı yönde hareket ettiğinde aşağıdaki bobinin manyetik akısı değişmekte ve akım oluşmaktadır. Bu akım sol taraftaki galvanometre ile ölçülmektedir.

Joseph Henry (1797-1878)

►İlginizi Çekebilir: Doğrusal Akım Elektrik Makinelerinde Zıt Elektro Motor Kuvvet ve Önemi

İndüktansın uluslararası SI birimi Henry (H), Amerikalı bilim insanı Joseph Henry adına elektromanyetizma ile ilgili self indüktans ve elektrik telgrafın temelini oluşturacak diğer çalışmaları nedeniyle izafe edilmiştir.

Bobinlerin DC ve AC Akımlara Karşı Davranışı

DC devrelerde indüktörler kısa devre olarak görülür. Bu durum ideal indüktör için geçerli olup nedeni DC gerilimde frekansın 0 olmasıdır. Gerçek hayatta ise DC akımlara karşı çok küçük bir direnç gösterirler.

AC devrelerde ise indüktörler frekansa bağlı değişen bir direnç oluştururlar. AC sinyalin frekansı arttıkça indüktörün gösterdiği direnç de artar.

Şekil 5: İndüktör Bulunmayan Devrede Akım Grafiği

Görüldüğü gibi, akım sabit olduğu sürece indüktör devreye karışmıyor. Fakat, akımı değiştirmek istersek indüktörü karşımızda buluyoruz. İndüktör Lenz Kanunu gereğince akımı ilk değerinde tutmaya çabalıyor. İndüktör, bu savaşı sonunda kaybetse de değişimi geciktiriyor. Bu da indüktör olan devrede keskin akım değişimleri yerine yumuşak geçişler görmemize neden oluyor.

Şekil 6: İndüktörlü Devrede Akım Grafiği

Şekil 5 ve 6'da ki iki durumdan ilkinde sadece direnç bulunan bir devreye kare bir sinyal uygulanıyor. Bunun sonucunda elde ettiğimiz akım, kare bir dalga halinde oluyor.

İkinci durumda ise devreye seri olarak bir indüktör eklenip gerilim veriliyor. Akım grafiğine bakıldığında, ilk grafikten farklı olarak akım değişiminde gecikmeler görüyoruz.

Şekil 7: İndüktör Devresinde Faz Kayması Grafiği

İndüktör olan bir devrede akım ve voltaj arasındaki 90 derecelik faz kayması bulunuyor. Bu durum voltaj değişiminin akımda T/4 saniye sonra görülmesine neden olur. Yani akım, voltaja göre geridedir.

Yazımızın 2. bölümünde indüktör nerelerde kullanılır? Çeşitleri nelerdir? İndüktans değerleri nasıl belirlenir? konularına değineceğiz.

►İlginizi Çekebilir: İndüktör (Bobin) Nasıl Çalışır? | 2. Bölüm

Kaynak:

► Wikipedia
► Radio-Electronics