Elektromanyetik dalgalar sorusunu çözer misin

Elektromanyetik Dalgalar Problemi Çözümü

Açıklama: Gönderdiğiniz fotoğrafta bir devreyle ilgili iki soru bulunuyor. Sorular ise şu şekilde:
(a) Kondansatör üzerinden geçen elektrik akımını gösteriniz.
(b) Telde, belirtilen uzaklıktaki manyetik alan şiddetini hesaplayınız.

Aşağıda her iki problem adım adım ele alınmıştır.


(a) Kondansatör Üzerinden Elektrik Akımı

Kondansatör devrede, AC gerilim (alternatif akım gerilimi) ile besleniyor. Gerilim formülü:

V = V_0 \sin(\omega t)

Bu tür devrede kondansatör üzerinden geçen elektrik akımı şu formülle hesaplanır:

I_c = C \frac{dV(t)}{dt}

Burada:

  • C, kondansatörün kapasitesidir (farad cinsinden).
  • V(t), zamana bağlı gerilimdir.
  • \frac{dV(t)}{dt}, gerilimin zamana göre türevidir (volt/saniye cinsinden).

Gerilimi türevine alırsak:

V = V_0 \sin(\omega t) \implies \frac{dV(t)}{dt} = V_0 \omega \cos(\omega t)

Böylece elektrik akımı:

I_c = C \cdot V_0 \omega \cos(\omega t)

Kısaca, akım kondansatörün kapasitesine C ve uygulanan \omega açısal frekansa bağlıdır. Akımın tepe değeri şu şekilde ifade edilir:

I_{\text{max}} = C \cdot V_0 \cdot \omega

(b) Manyetik Alan Şiddeti Hesabı

Telde, geçen akım tarafından üretilen manyetik alan şiddeti hesaplanabilir. Teldeki manyetik alan için Ampere Yasası kullanılır:

B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r}

Burada:

  • \mu_0, manyetik geçirgenliktir. Sabit bir değer olup 4\pi \times 10^{-7} \,\text{N/A}^2'dir.
  • I, telden geçen akımdır. Bulunduğumuz a şıkkında hesaplanan kondansatör akımına eşittir.
  • r, manyetik alanın hesaplanmak istendiği uzaklıktır (metre cinsinden).

Hesaplama için telden geçen akım değerini ve r uzaklık değerlerini yerine koymamız gerekir.


Sonuç ve Gösterimler

  1. a Şıkkı: Zamana bağlı formül şu şekilde sonuçlanır:

    I_c = C \cdot V_0 \cdot \omega \cos(\omega t)

    Kondansatörün kapasitesi ve gerilim değerleri verilirse kesin değer hesaplanabilir.

  2. b Şıkkı: Manyetik alan şiddeti şu formülle hesaplanır:

    B = \frac{\mu_0 I}{2 \pi r}

    Belirtilen uzaklık ve akım değeri yerine koyulduğunda alan şiddeti hesaplanır.

Eğer daha fazla verilmiş sabit değer bulunuyorsa, benzer adımları takip ederek detaylı çözüm yapabilirim!

@username

Elektromanyetik dalgalar sorusunu çözer misin?

Answer:

Bu soruda, bir AC gerilim kaynağı (örneğin sinüsoidal kaynak) ile kondansatör ve tellerden oluşan bir devre söz konusudur. Maxwell, kondansatör plakaları arasındaki değişen elektrik alanın “yer değiştirme akımı” (displacement current) adı verilen bir akım gibi davranacağını öngörmüştür. Böylece, kondansatör plakalarında doğrudan iletken akım (conduction current) geçmese de tellerdeki iletken akıma eşdeğer büyüklükte bir akımın varmış gibi davranış sergileyen “yer değiştirme akımı” mevcuttur.


a) Kondansatördeki Yer Değiştirme Akımının Tellerdeki Elektrik Akımıyla Aynı Olduğunu Göstermek

  1. Kondansatörde Akım Devamlılığı:

    • Kondansatör plakaları “fiziksel” olarak birbirine bağlı değildir; dolayısıyla DC durumda bir akım akamaz. Ancak devre AC kaynak ile beslendiğinde plakalar arasındaki elektrik alan sürekli değişir.
    • Plakalarda toplanan yük zamana bağlı olarak değiştiği için, kondansatör plakaları arasındaki elektrik alan da zamanla değişir.
  2. Maxwell’in Yer Değiştirme Akımı Kavramı:

    • Maxwell, Ampère Yasası’na eklediği terimle, zamana bağlı değişen bir elektrik alanın da manyetik alan oluşturabileceğini göstermiştir.
    • Dolayısıyla kondansatörün iki plakası arasında i_D = \varepsilon_0 \frac{d\Phi_E}{dt} şeklinde tanımlanan bir yer değiştirme akımı akar.
    • Burada \Phi_E, plakalar arasındaki elektrik akı alanıdır.
  3. Akımların Eşitliği:

    • Devre seri olduğu için telde akan gerçek (iletken) akım i(t) ne ise, kondansatör plakalarında saklıymış gibi görünen yer değiştirme akımı da o büyüklüktedir:
      $$i_\text{conduction}(t) = i_\text{displacement}(t)$$
    • Böylece kondansatörün bulunduğu kol “kopuk” görünse de AC şartlarda tellerdeki iletken akım sanki kondansatörden de geçiyormuş gibi davranır.
    • Özellikle saf kapasitif devrelerde, i(t) = C \frac{dV}{dt} ve bu akım hem telde hem de plakalar arasındaki yer değiştirme akımı olarak aynı büyüklükte ortaya çıkar.

b) Telden r Uzaklıktaki Manyetik Alan Şiddetini Bulma

Zamana bağlı bir akımın (örneğin sinüs dalgası şeklinde değişen akım) geçtiği uzun bir tel düşünelim. Ampère Yasası’na (Maxwell düzeltmeli) göre telin etrafında bir manyetik alan oluşur:

  1. Dairesel Simetri Varsayımı:

    • Teli yeterince uzun ve ince varsayarsak, akımın tel ekseni boyunca aktığını ve etrafında simetrik olarak dairesel manyetik alan çizgileri olduğunu söyleyebiliriz.
  2. Ampère (ve Maxwell) Yasası:

    • Büyüklükçe, telden akmakta olan anlık akım i(t) ise, yarıçapı r olan bir daire çevresinde (tel merkezi alınarak) B manyetik alanı şu şekilde bulunur:
      \oint \vec{B}\cdot d\vec{\ell} = \mu_0 \, i(t) \quad (\text{Tek katmanlı, vakumda veya havada basit durum})
    • Dairesel simetriden dolayı B sabit ve yol uzunluğu 2\pi r olur:
      B \cdot (2\pi r) = \mu_0 \, i(t)
    • Buradan B ifade edilir:
      B = \frac{\mu_0 \, i(t)}{2 \pi r}

Bu sonuç, telden ne kadar uzakta ölçüm yapıyorsak B alan şiddetinin o kadar küçüleceğini ve akımın zamana bağlı olma durumunda i(t) değerinin de aynı şekilde zamana bağlı olarak değişeceğini göstermektedir.


Kaynakça Önerileri:

  • Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. (2018). Fundamentals of Physics.
  • Griffiths, D. J. (2017). Introduction to Electrodynamics.
  • Maxwell, J. C. (1865). A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field.

@username

Elektromanyetik Dalgalar Sorusunu Çözer misin?

Cevap:
Aşağıdaki çözüm, paylaştığınız görselde yer alan kondansatörlü AC devreye dair soruları (a) ve (b) adım adım çözmek amacıyla hazırlanmıştır. Soruda iki temel konu dikkatimizi çekmektedir:

  1. Kondansatörde yer değiştirme (displacement) akımının tellerdeki elektrik akımıyla aynı olduğunu göstermeye çalışmak.
  2. Telden belirli bir uzaklıktaki (n uzaklığı) manyetik alan şiddetini bulmak.

Bu kapsamda önce Maxwell denklemleri çerçevesinde yer değiştirme akımının nasıl tanımlandığını göreceğiz; ardından da bir iletken telin etrafında oluşan manyetik alan formülünü kullanarak istenilen uzaklıktaki alan şiddetini bulacağız.


İçindekiler (Table of Contents)

  1. Giriş ve Temel Kavramlar
  2. Maxwell Denklemlerine Kısa Bakış
  3. Kondansatördeki Yer Değiştirme Akımı
    1. Kondansatörün AC Besleme Altındaki Davranışı
    2. Yer Değiştirme Akımı ve Elektrik Akımının Eşitliği
  4. Kondansatörlü Devrede Akımların Eşitliği Nasıl Gösterilir?
    1. Akım Denklemi
    2. Yük ve Alan İlişkisi
    3. Maxwell-Ampere Yasası’ndaki Düzeltme Terimi
  5. Telden n Uzaklıktaki Manyetik Alanın Şiddetini Bulma
    1. Ampere Yasası ve Silindirik Simetri
    2. Zamanla Değişen Akım Durumunda Alan İfadesi
    3. Sonuçların Yorumu
  6. Örnek Hesaplamalar ve Adım Adım Çözüm
    1. a) Yer Değiştirme Akımını Hesaplama
    2. b) Telden n Uzaklıktaki B Alanının Şiddetini Hesaplama
  7. Çözümün Özeti
  8. Özet Tablo
  9. Son Değerlendirme

1. Giriş ve Temel Kavramlar

Bir AC (alternatif akım) kaynağına bağlanan kondansatör devresinde, akım her zaman için tellerden geçiyor gibi gözükür; fakat kondansatör plakaları arasında fiziksel bir elektriksel iletim yoktur. Yine de devrede kapasitif akım olarak adlandırdığımız bir akım vardır. Maxwell’e göre, kondansatör plakaları arasında zamanla değişen elektrik alan yer değiştirme akımı (displacement current) oluşturur.

Bu “yer değiştirme akımı” kavramı, devrede kapasitör plakaları arasında akım görünmemesine rağmen (çünkü hava aralığı ya da dielektrik madde vardır) manyetik alanın sanki bir akım akıyormuş gibi davranmasına yol açar. Maxwell bu terimi, Ampere Yasası’ndaki eksik bir bölümü tamamlamak adına eklemiştir.

Öte yandan, “Telden belirli bir uzaklıkta manyetik alan şiddetini bulma” ise Ampere Yasası ve/veya Maxwell-Ampere yasası kullanılarak yapılan temel bir problemdir. Eğer telde i(t) gibi zamanla değişen bir akım varsa, bu akımın çevresinde manyetik alan da zamana bağlı olarak değişir. Bu değer, B(r, t) = (μ₀ i(t)) / (2πr) biçiminde verilir (ideal, sonsuz uzunluktaki veya yeterince uzun tel varsayımıyla).


2. Maxwell Denklemlerine Kısa Bakış

James Clerk Maxwell, klasik elektromanyetiğin temeli sayılan dört ünlü denklemi formülleştirmiştir. Bunlardan en kritik olanı, burada işimize yarayan Ampere Yasası’nın düzeltilmiş hâlidir. Orijinal Ampere Yasası, kapalı bir yüzeyden geçen elektrik akımını ifade eden ** iletken akıma ** (conduction current) bakarken, Maxwell bu denklemin zamana göre değişen elektrik alanlara da uygulanması gerektiğini fark etmiştir.

  • Maxwell-Ampere Yasası (Düzeltmeli Hali):
    \nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J} + \mu_0 \epsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}
    Burada:
    • \mathbf{B} manyetik alan,
    • \mathbf{J} iletken akım yoğunluğu,
    • \epsilon_0 serbest uzayın dielektrik geçirgenliği,
    • \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} elektrik alanın zamana göre türevi,
    • \mu_0 serbest uzayın manyetik geçirgenliği.

Bu düzeltme terimi, yani \mu_0 \epsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}, yer değiştirme akımı (displacement current) olarak da adlandırılır. Denklemin integral formunda:

\oint \mathbf{B} \cdot d\mathbf{l} = \mu_0 I_{\text{iletken}} + \mu_0\epsilon_0 \frac{d\Phi_E}{dt}

Burada d\Phi_E/dt, elektrik alanın akısının zamana göre türevidir ve bu “akım” ifadesi devrenin kapalı çevriminde manyetik alanı oluşturan etkidir.


3. Kondansatördeki Yer Değiştirme Akımı

3.1 Kondansatörün AC Besleme Altındaki Davranışı

AC kaynağa bağlı bir kondansatörde gerilim v(t) = V_0 \sin(\omega t) şeklinde değişir. Kapasitans değeri C olan kondansatörde, zamana bağlı yük,

q(t) = C \, v(t) = C \, V_0 \sin(\omega t)

şeklinde alınabilir. Dolayısıyla kondansatörün uçları arasındaki gerilim değiştikçe plakalar üzerindeki yük pozitife veya negatife doğru kayar. Ancak plakalar arası gerçek bir akım geçmez; sadece plakalar yüklenir ve boşalır.

3.2 Yer Değiştirme Akımı ve Elektrik Akımının Eşitliği

Kondansatör plakaları arasında fiziksel (iletken) akım yoktur; ancak zamanla değişen elektrik alandan dolayı Maxwell’in yer değiştirme akımı devreye girer. Bu yer değiştirme akımı, kondansatör plakalarının bulunduğu boşluk veya yalıtkan (dielektrik) malzeme içindeki alan değişiminin yarattığı etkidir. Maxwell’e göre kondansatör plakalarındaki yer değiştirme akımı, tellerde akan iletken akımla büyüklükçe aynıdır. Aksi hâlde devrede manyetik alanın sürdürülmesi ve devamlılık sağlanamaz.


4. Kondansatörlü Devrede Akımların Eşitliği Nasıl Gösterilir?

4.1 Akım Denklemi

Kapasitif devrede anlık elektrik akımı şu şekilde yazılabilir:

i(t) = \frac{dq(t)}{dt} = \frac{d}{dt} \big[ C V_0 \sin(\omega t) \big] = \omega C V_0 \cos(\omega t).

Buradaki i(t), tellerde akan iletken akımdır. Zamanla değişen bu akım, kondansatörü şarj ve deşarj eder.

4.2 Yük ve Alan İlişkisi

Kondansatörün plakaları arasında oluşan elektrik alan:

E(t) = \frac{\sigma(t)}{\epsilon_0} \quad \text{(vakum veya hava varsayımı için)},

burada \sigma(t) plakadaki yüzey yük yoğunluğudur. \sigma(t) = \frac{q(t)}{A} (A: plakanın alanı) olarak yazılır. Dolayısıyla:

E(t) = \frac{q(t)}{\epsilon_0 A}.

Bu elektrik alan E(t) de zamana bağlı olarak değişeceğinden, yer değiştirme akısı \Phi_E de zamanla değişecektir:

\Phi_E(t) = E(t) \cdot A = \frac{q(t)}{\epsilon_0 A} \cdot A = \frac{q(t)}{\epsilon_0}.

Dolayısıyla:

\frac{d\Phi_E}{dt} = \frac{1}{\epsilon_0}\frac{dq(t)}{dt} = \frac{i(t)}{\epsilon_0}.

Maxwell-Ampere yasasının integral formunda:

\oint \mathbf{B} \cdot d\mathbf{l} = \mu_0 I_{\text{iletken}} + \mu_0 \epsilon_0 \frac{d \Phi_E}{dt}.

Bu denklemde I_{\text{iletken}} yerine koyduğumuzda görürüz ki:

I_{\text{iletken}} = \epsilon_0 \frac{d \Phi_E}{dt}.

Dolayısıyla devre tellerinde ölçülen iletken akım i(t), kondansatörün plakaları arasındaki yer değiştirme akımına eşittir:

i_{\text{yer-değiştirme}}(t) = \epsilon_0 \frac{d \Phi_E}{dt} = i(t).

Böylece, (a) şıkkında istenen sonuç yani kondansatördeki yer değiştirme akımının tellerdeki akımla aynı olduğu ispat edilir.

4.3 Maxwell-Ampere Yasası’ndaki Düzeltme Terimi

Aslında bu eşitlik Maxwell’in “Ampere Yasası”nı;

\nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J}_{\text{iletken}} + \mu_0 \epsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}

şeklinde düzeltmesiyle mümkün olmuştur. Eğer \partial \mathbf{E}/\partial t (zamanla değişen elektrik alan) terimini hesaba katmazsak, kondansatör plakaları arasındaki fiziksel akım sıfır gibi göründüğünden sirkülasyonun sürekliliği bozulacaktır. Maxwell, bu terimi ekleyerek devrenin her anında manyetik alanın akımı “hissetmesini” sağlar.


5. Telden n Uzaklıktaki Manyetik Alanın Şiddetini Bulma

Şimdi sorunun (b) kısmına geçiyoruz: Telden belli bir n uzaklığında manyetik alanın şiddetini bulmamız isteniyor. Bu, tipik olarak uzun ve düz bir telden geçen i(t) akımı için Ampere Yasası’nın silindirik simetrik durumuna bakılarak yapılır.

5.1 Ampere Yasası ve Silindirik Simetri

Sonsuz uzunlukta (veya pratikte çok uzun kabul edilen) düz bir telden geçen akımın etrafında silindirik simetri vardır. Ampere çevrimimiz olarak, tel eksenine eşmerkezli bir çember (yarıçapı r) alınır. Ampere Yasası, integral formunda:

\oint \mathbf{B} \cdot d\mathbf{l} = \mu_0 I_{\text{toplam}}

der. Dairesel yolda B sabit ve yol uzunluğu 2\pi r olduğu için:

B \cdot 2 \pi r = \mu_0 \, I_{\text{toplam}}.

Dolayısıyla da:

B = \frac{\mu_0}{2\pi r} I_{\text{toplam}}.

Eğer akım zamanla değişiyorsa (AC akım gibi), anlık değer i(t) alınır:

B(r, t) = \frac{\mu_0}{2\pi r} \, i(t).

5.2 Zamanla Değişen Akım Durumunda Alan İfadesi

AC kaynağında akım:

i(t) = I_0 \sin(\omega t) \quad \text{veya} \quad i(t) = I_0 \cos(\omega t)

gibi formlardır (faz farkına göre). Dolayısıyla:

B(r, t) = \frac{\mu_0}{2\pi r} I_0 \sin(\omega t)

veya cos formundaki anlık değer olur. Soruda verilen uzaklık “n” ise r = n demektir. Sonuçta:

B(n, t) = \frac{\mu_0}{2\pi n} \, i(t).

5.3 Sonuçların Yorumu

  • Telden belirli bir n uzaklığındaki manyetik alanın değeri, akımın anlık değerine ve 1 / n ile ters orantıya bağlıdır.
  • Bu ifade, magnetostatik yaklaşımda sabit akım için aynı kalıptadır; ancak AC akımda manyetik alan da zamanla değişir ve dalgalı bir manyetik alan söz konusudur.
  • Yüksek frekanslarda ek deri etkileri (skin effect) gibi fenomenler devreye girebilir; fakat temel düzeyde ideal sonsuz tel varsayımı altında formül geçerlidir.

6. Örnek Hesaplamalar ve Adım Adım Çözüm

Soruda yer alan şematikte, kondansatör plakalarında V = V_0 \sin(\omega t) formunda bir AC kaynak verilmekte ve kondansatörde zamana bağlı bir elektrik alan oluşmaktadır. Ayrıca devreden geçen akım, tellerde bir iletken akım gibi davranır.

Aşağıdaki adımlarda (a) ve (b) maddelerini nasıl çözeceğimize dair özet ve detaylı yaklaşım bulunmaktadır.

6.1 (a) Yer Değiştirme Akımını Hesaplama

  1. İletken Akım İfadesi

    • Kondansatör uçlarındaki gerilim:
      v(t) = V_0 \sin(\omega t).
    • Kondansatör üzerindeki yük:
      q(t) = C v(t) = C V_0 \sin(\omega t).
    • Tellerdeki anlık akım (iletken akım):
      i(t) = \frac{dq(t)}{dt} = \omega C V_0 \cos(\omega t).
  2. Elektrik Alan ve Yer Değiştirme Akısı

    • Plakalardaki yüzey yük yoğunluğu:
      \sigma(t) = \frac{q(t)}{A}.
    • Plakalar arasındaki elektrik alan (kaba yaklaşım, kenar etkileri ihmal):
      E(t) = \frac{\sigma(t)}{\epsilon_0} = \frac{q(t)}{\epsilon_0 A}.
    • Elektrik akısı:
      \Phi_E(t) = E(t) \cdot A = \frac{q(t)}{\epsilon_0}.
  3. Yer Değiştirme Akımı

    • Maxwell-Ampere yasasına göre:
      i_{\text{displacement}} = \epsilon_0 \frac{d \Phi_E}{dt} = \epsilon_0 \frac{d}{dt} \left(\frac{q(t)}{\epsilon_0}\right) = \frac{dq(t)}{dt} = i(t).
    • Böylece yer değiştirme akımı, tellerde ölçtüğümüz iletken akıma büyüklükçe eşittir.

Sonuç olarak, (a) şıkkında istenen, kondansatörün plakaları arasındaki yer değiştirme akımının tellerdeki akım ile aynı olduğunu bu şekilde göstermiş oluruz.

6.2 (b) Telden n Uzaklıktaki B Alanının Şiddetini Hesaplama

  1. Teldeki Akımın Zamansal İfadesi

    • İletkenimizden geçen akım:
      i(t) = \omega C V_0 \cos(\omega t)
      (veya devrede basit bir faz kayması olabilir, burada temel formu esas alıyoruz).
  2. Ampere Yasası ile B Alanı

    • Ampere çevrimi olarak yarıçapı r olan bir daire aldığımızda,
      B(r,t) \cdot 2\pi r = \mu_0 i(t).
    • Buradan:
      B(r,t) = \frac{\mu_0 \, i(t)}{2\pi r}.
  3. n Uzaklığına Uygulama

    • Soruda r=n diye verilmişse:
      B(n,t) = \frac{\mu_0 \, i(t)}{2\pi n}.
  4. Zamana Bağlılık

    • i(t) zamanla değiştiğinden, B alanı da $t$’ye bağlıdır:
      B(n,t) = \frac{\mu_0}{2\pi n} \left[\omega C V_0 \cos(\omega t)\right].

Bu formül, aranan manyetik alan şiddetinin hem uzaklık (n) hem de zaman (t) fonksiyonu olarak nasıl hesaplanacağını göstermektedir.


7. Çözümün Özeti

  1. Yer Değiştirme Akımı: Kondansatör plakaları arasında fiziksel iletim akımı (electron akışı) olmamasına karşın, zamanla değişen elektrik alan nedeniyle yer değiştirme akımı ortaya çıkar. Bu yer değiştirme akımının değeri, tellerde ölçülen iletken akıma eşittir.
  2. Maxwell-Ampere Düzeltmesi: Bu eşitlik, Maxwell’in Ampere Yasası’na eklediği \epsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} terimi sayesinde formüle edilir ve elektromanyetik süreklilik sağlanır.
  3. Telden Uzaklıktaki Manyetik Alan: Telden geçen zamana bağlı akım (sinüsoidal) etrafında, silindirik simetrik bir manyetik alan oluşturur. Bu alan, B(n,t) = \frac{\mu_0 \, i(t)}{2\pi n} ifadesiyle verilir.

Böylece (a) ve (b) kısımlarında istenen değerlendirmeler yapılmış olup, devredeki akımların ve manyetik alanın zamanla değişimi incelenmiştir.


8. Özet Tablo

Aşağıda, kondansatörlü devrede yer değiştirme akımı ile telden uzaklıktaki manyetik alan arasında kurulan ilişkileri özetleyen bir tablo bulunmaktadır:

Adım / Konu Formül / İfade Açıklama
1. Kondansatör Gerilimi v(t) = V_0 \sin(\omega t) AC kaynak tarafından sağlanan gerilim
2. Kondansatör Üzerindeki Yük q(t) = C \, v(t) Kapasitans C ve anlık gerilime göre tanımlanır
3. Tellerdeki Akım (İletken Akım) i(t) = \frac{dq(t)}{dt} = \omega C V_0 \cos(\omega t) Kondansatöre giren/çıkan akım
4. Elektrik Alan (Plakalar Arası) E(t) = \dfrac{q(t)}{\epsilon_0 A} Yüzey yük yoğunluğu üzerinden hesaplanır
5. Elektrik Akısı \Phi_E(t) = E(t)\,A = \dfrac{q(t)}{\epsilon_0} Plaka alanıyla çarpılıp \epsilon_0 ile oranlanır
6. Yer Değiştirme Akımı i_{d} = \epsilon_0 \dfrac{d\Phi_E}{dt} = i(t) Maxwell-Ampere yasası gereği tellerdeki akımla eşit
7. Tel Çevresindeki Manyetik Alan B(r,t) = \dfrac{\mu_0 i(t)}{2\pi r} Uzun düz tel varsayımında Ampere Yasası kullanılır
8. Telden n Uzaklıktaki Anlık Manyetik Alan B(n,t) = \dfrac{\mu_0 i(t)}{2\pi n} r yerine n koyarak elde ediliyor
9. AC Akım Halinde Zamana Bağlılık i(t) yerine i_0 \sin(\omega t) veya i_0 \cos(\omega t) Manyetik alan da aynı periyotta dalgalanır

9. Son Değerlendirme

Bu problem, Maxwell’in büyük keşfi olan yer değiştirme akımının önemini gösteren klasik bir örnektir. Eğer kondansatör plakaları arasında hiçbir akım akmıyorsa, manyetik alanın oluşumu kesintiye uğrardı. Ancak Maxwell-Ampere denkleminin ek terimi, sirkülasyon prensibinin korunmasını ve manyetik alanın da kapalı devre boyunca değişmeden tutarlı kalmasını sağlar.

(b) sorusundaki manyetik alan hesabı ise elektromanyetiğin en temel uygulamalarından biridir: uzun (veya sonsuz) doğrusal tel çevresindeki manyetik alanın 1/r şeklinde azalması, Ampere Yasası’nın uygulamasıyla incelenir. Zamanla değişen akım, zamanla değişen manyetik alan anlamına gelir ki bu da dalga özelliğini doğuran bir temeldir.

Sonuç olarak:

  • (a) Kondansatördeki yer değiştirme akımı, tellerdeki akımla eşit bulundu.
  • (b) Telden n uzaklıktaki manyetik alan da \displaystyle B(n,t) = \frac{\mu_0 \, i(t)}{2\pi n} şeklinde ifade edildi.

Bu iki sonuç, soruda istenen hususları karşılamaktadır.

@Irem22