Elektrik motorunun sırrı manyetik alanda

Hızlı trenlerden oyuncaÄŸa, elektikli ev aletlerine kadar büyük küçük pek çok aygıt ve aracın temel direÄŸi olan elektrik motorları hareketi hemen baÅŸlatacak yüzde yüz kapasiteyle çalışıyorlar. Bunların sırrı, çekme ve itme kuvvetleri yaratan manyetik alanlardan kaynaklanıyor.Fransız fizikçi Louis-Marie Ampere bakır telin ilettiÄŸi elektrik akımının yakın bir yere yerleÅŸtirilmiÅŸ pusulanın mıknatısının yönünü deÄŸiÅŸtirdiÄŸini gözlemleseydi elektrik motorunun mucidi olabilirdi. Fransız fizikçi 1820 yılında mıknatısı çevreleyenkilere benzer manyetik alan hatları belirledi. Bu gözlemini doÄŸrulamak için de nal ÅŸeklindeki bir mıknatısın kutupları arasına bakır bir tel yerleÅŸtirerek bir deney gerçekleÅŸtirdi. Deney sırasında pilden yayılan akımın teli yerinden oynattığı saptandı. Ä°ÅŸte elektrkli motorun ilkesi buna dayanıyordu ama o yıllarda hiç kimse bu deneyin saÄŸlayacağı yarardan haberdar deÄŸildi.Dinamo motor oldu!Ancak bu deneyin üzerinden çok fazla zaman geçmeden 1823 yılında Ä°ngiliz fizikçi Peter Barlow elektik akımının geçmesiyle rotasyon hareketini yaratacak ilk cihazı ortaya koydu. ‘Barlow tekerleÄŸi’ olarak adlandırılan bu öncü motor Ampere’in gözlemlerine dayanıyordu. Nal ÅŸeklindeki bir mıknatısın kolları arasına poyranın bir temas noktasına baÄŸlı olduÄŸu bakır bir disk yerleÅŸtirilirken mıknatısın çevresi ise ikinci bir temas alanı yaratan cıvanın yüzeyine dokundu. Elektrik akımı diskten geçtiÄŸinde ortaya çıkan kuvvet rotasyona yol açtı. Fakat bu kuvvet fazla etkili olmadığından motor sadece laboratuvar deneyleriyle sınırlı kaldı.Ancak Fransız mühendis Hippolyte Fontaine 1873’te Viyana’da Elektrik Sergisi’nde çağın en güçlü dinamolarından birini sergilediÄŸinde her ÅŸey deÄŸiÅŸti. Fontaine arıza olabileceÄŸi kaygısıyla iki motor getirip bunlardan birini yedek olarak sakladı. Denemelerin ardından ise işçilerin dalgınlığı sonucu iki makine birbirine baÄŸlı kaldı. Fontaine buhar motorunun harekete geçirdiÄŸi ilk jeneratörü çalıştırdığında kurtarma jeneratörünün de çalıştığını görüp hayret etti. Böylece dinamonun sürekli akım verildiÄŸinde motora dönüşebileceÄŸini keÅŸfetti. Tesadüflere dayanan bu keÅŸif o tarihten itibaren endüstriyel olanakların da yolunu açmış oldu. Böylece ‘gerçek’ elektrik motoru doÄŸdu. Aslında Fontaine’den otuz yıl önce Rus mühendis Morizt Hermann Jacobi de böyle bir motor üretmiÅŸti; ancak onun motoru saatte 7 km’lik hızıyla sadece Neva üzerinde üç saatliÄŸine bir ÅŸalopayı hareket ettirdiÄŸinden hemen gözden düştü; üstelik motoru çalıştırmak için en az 128 pil gerekiyordu, bu pillerin yaydığı kükürtlü asit buharı ise cabasıydı. Tüm bu motorlarda stator olarak adlandırılan manyetik alanla elektromıknatıslardan oluÅŸan rotorun meydana getirilmesi için kalıcı bir mıknatıs vardır. Tümü de sürekli saÄŸlanan akımla iÅŸler. Ancak elektrik ÅŸebekelerinin verdiÄŸi akım alternatiftir. Elektromıknatıs dönmeye baÅŸlamak için zaman bulamadan öteki tarafa yönelecektir. Bu sorunun çözümü ise hem sürekli hem de alternatif akımda iÅŸleyen evrensel bir motor üretimidir. Bu çözüm hem basit hem de iÅŸlevsel bir ilkeye dayanmaktadır. Statorun kalıcı mıknatısının yerine rotor gibi sektöre baÄŸlı elektromıknatıs konmuÅŸtur. Böylece stator ile rotorun manyetik alanları birlikte deÄŸiÅŸir, bunun sonucunda da yönleri akımdaki deÄŸiÅŸimlere göre farklılık göstermez. 1867 yılında birbirlerinden bağımsız olarak Ä°ngiliz Charels Wheatstone ve Alman Werner Siemens tarafından denenen bu buluÅŸ günümüzde matkapların, elektrikli süpürgelerin ve evlerde kullandığımız diÄŸer elektrikli araç gereçlerin temel direÄŸini oluÅŸturuyor.1. Pusula ilkesi geçerliÄ°ki mıknatısın manyetik alanları birbirleri üzerinde etki oluÅŸturduklarında itme ya da çekme kuvvetleri meydana gelir. Mıknatıslardan biri bir eksene baÄŸlıysa kendi üzerinde yarım tur dönüp kutupların birbirlerine göre ters iÅŸaretli oldukları (kuzey-güney, kuzey-güney) sabit bir konuma ulaşır. Bu pusula ilkesidir.2. Elektro-mıknatıs kalıcı mıknatısın yerini alırHareketli mıknatısın yerine elektromıknatıs yerleÅŸtirildiÄŸinde fenomen aynıdır. Elektrik akımı buradan geçtiÄŸinde ekseni etrafında döner, sonra durur. Pilin kutupsallığı tersine çevrildiÄŸinde elektromıknatıs yeniden yarım bir tur yapar.3. Kutupsallık otomatik olarak ters dönerAkım motorda, elektromıknatısa kolektör ya da kömürler aracılığıyla ulaşır. Bu kömürler, çekme ve itme fenomenlerinin rotasyonu düzenlemesi için akımın geçiÅŸ yönünü deÄŸiÅŸtirirler.4. Üç elektromıknatıs ‘ölü nokta’yı yok ederÄ°stikrarlı konum sırasında elektrikle beslenmeyi kesmek için elektromıknatıslar eklenir: Ölü noktanın yok edilmesi için üç elektromıknatıs yeterlidir. Oyuncaklarda ya da küçük elektrikli ev aletlerinde bu sistem mevcuttur.Kronoloji1823: Barlow tekerleÄŸi Ampere’in üç yıl önce bulduÄŸu yönteme dayanıyordu. Elektrik akımının manyetik alanıyla mıknatısın manyetik alanının etkileÅŸimi tekerleÄŸin dönmesini saÄŸlıyordu. 1980: Fransız kuruluÅŸu Alsthom’un TGV (hızlı tren) için geliÅŸtirdiÄŸi motor vagon katarlarını saatte 300 km’den daha yüksek bir hızla itmeyi hedefleyen aynı ilkeye dayanıyor.2000: Henüz deneme aÅŸamasında olan, çapı saç teli kalınlığındaki elektrik motorları özellikle biyomedikal uygulamalar için çok ÅŸey vaat ediyor. Â