Elektrodinamik Elektrodinamik klasik olarak Fizik ilmi içersinde Elektromanyetik Dalga, Manyetik Alan, Potensiyel (Konservatif Kuvvet Alanında Yapılan İş) ve Elektrik yüklü zerrelerdeki dinamik konularını kapsar, J.C.Maxwell isimli bilim adamının 19. Yüz yılın sonlarında ürettiği formüller 20. yüzyılın başında Albert Einstein tarafından açıklanan Spesial Relatiflik Teorisi yorumu ile genişletilmiştir. Elektrodinamik kavramı Fiziksel bir teoridir, Maxwell denklemine göre kurulmuş bu teoride elektrik ve manyetik alanda bulunan elektrik yüklü taşıyıcılar açıklanmaktadır, Klasik bir denklem olarak görülmekte olmasının sebebi Quantenmakanik kavramını kapsamamasından kaynaklanır. Maxwell denkleminin kısa hali ile 4 temel CGS-Formülü şöyledir ; ve Elektrik veya Manyetik Alan terimi için : ve Deyişken Yüklü Yoğunluk ve Üç Boyutlu Alan terimi için : Yüklü Yoğunluğun Elektriksel Yoğunluk Formundaki Hareketleri için : Boş Alan (Vakum) Işık Hızı – Genişleme, Yayılma Hareketleri için : C (celeritas ) Elektrik veya Manyetik Alan denklemininde potensiyel olarak yani kuvvet alanında yapılan işi matematiksel ortamda izah edebilmek için normal şartlarda bir Iskala Potensiyal ve bir Vektorpotensiyal kullanılır. Elektrik veya Manyetik Alan izahında potensiyal kavramlı Matematiksel formül : Elektriksel alan veya Manyetik alan kavramlarının ikisindede Vektorpotensiyal mevcuttur, aslında bu iki terim tek kaynağın yani Elektromanyetik Alan kavramının ürünüdür, Relativlik Formülünde adı geçen Elektrodinamik kavramı bu yüzden ön plana çıkmıştır çünkü Elektriksel alan veya Manyetik alan kompenentleri yani bileşenleri sadece tek bir Elektromanyetik Alan varlığına işaret eder, kaynaşır, oluşur. Elektrik veya Manyetik Alan ile ilgili Potensiyal değer Φ ve için sabit deyil deyişkendir ama aynı alanı ve fiziksel sonuçları paylaşırlar, Potensiyal kavramının bu karekteristik yapısına Eichinvarianz veya eichinvariant Teorisi (Eichteorisi) denir. Potensiyal Transformasyon ile aynı alana ulaşmayada Eichtransformasyon denir. Elektrodinamik içindeki Eichtransformasyon yapısı şöyledir ; Burada herhangi bir iskalar Fonksiyonu için verilmiştir. 1918 Yılında bilimadamı Emmy Noether tarafından formüle edilen NoetherTeorisine göre her Fiziksel sistemdeki sürekli simetriye ait olan bir koruma büyüklüğü mevcuttur. Simetrik bir Transformasyon esnasında (Dönme veya İtleme) Fiziksel sistemin davranış veya tutumunda bir deyişiklik olmaz. Bir sistemin Koruma Büyüklüğü için E , zerrelerin fonksiyonuna yönelik Zaman birimi için t , bulunduğu mekan, alan için x ve içinde bulunduğu sürat, hız için v formül tanımlaması kullanılır, bu tanımlamaya göre formül şöyledir; Bir zerrenin hacmi için m ve Potansiyel kavramı için V ve zaman deyişimine uğramıyan fiziksel yörüngesi için x(t ) Eichinvarianz kapsamında bulunan sürekli simetrideki Koruma Büyüklüğü onun Elektrik yüküdür. Elektrodinamik içindeki özel durumlar: Elektrostatik; Kağıt parçacıklarının Elektrostatik bir ortamda CD tarafından kendine doğru çekilmesi... Yukarda resmini gördüğünüz Elektrostatik hareketlilik için zaman kavramı içersinde hareket kabiliyeti olmayan Elektrik yüklü alan oluşması gerekir bu ancak Hız, sürat, Depart yani hızlandırma ile sınırlı bir oluşumdur ve etki alanı çok küçüktür. Magnetostatik ; Magnetostatik kavramında sabit zamanda muhafazalı ve eşit miktarda kuvvetli manyetik alan oluşumudur, Manyetik gücün alan içindeki hacimsel dağılımı dengelidir, eşit miktardadır ve süreklidir. Bazı elementlerde manyetik dalgalanmalar, akım istasyonları olabilir, mesela Ferromagnetismus, Diamagnetismus gibi ayrıca Yerçekiminin Manyetik alan kavramınıda buraya ekliyebiliriz. Magnetostatik içindeki kuvvet etkisi manyetik alan oluşumuna ve akımlarına sebeb olur mesela sabit zamanlı manyetik alandaki bir Manyetik Dipol hareketlerine örnek olarak serbest hareket eden mıknatıslı bir iğnenin yerçekiminin manyetik alanındaki hareketlerini gösterebiliriz. Buradaki ana kavram Elektrostatiğin analog yapısıdır, Pozitif ve Negatif elektrik yükü için Güney Kutup ve Kuzey Kutbunu veya bir mıknatısın negatif – pozitif Polgücünü örnek verebiliriz, Elektrostatiğin aksine Magnetostatik bünyesindeki Polgücü isole edilemez çünkü pozitif ve negatif Pol hareketleri aynı elementte veya aynı bünyede devamlı buluşmaktadırlar. Sabit zamanlı, istikrarlı alanlardaki denklem bağlantısı için E- ve B- alanları ve Maxwell Denklemindeki tüm zaman hesaplamaları için 0, böylelikle aynı zamanda kendi içinde E ve B ihtiva etmiyen denklem kurulmuş olur. Magnetostatik kavramı aşşağıda belirtilen iki kısaltılmış Maxwell Denklemindeki formül ile izah edilebilinir: I) II) Burada Vektorpotensiyal yardımcı alan olarak dahil edilirse sonuç: Böylelikle otomatik olarak denklem olur, burada Divergenz olarak ifade edilen akım gücü veya tansiyonu hesaplaması Rotasyon alanı 0 olması için . Burada tam belirgenleşmemiştir çünkü variyantı içersinde bir Eichtransformasyon χ ile birlikte bundan dolayı A ve A' ile tespit edilmiş B- Alanları aynıdır bunun sonucu olarak Burada Rotasyon bünyesindeki, ölçümündeki ıskala alanı kaybolmuştur. İnhomogen Maxwell Denklem oluşumuna katılırsa (Denklem formül II) Elde edilen bu sonuç ile Coulomb-Eichung basitleşmiş hali olur. Bu durumda tüm komponentlerde bir Poisson-Denklemi oluşur, çözüm ise şöyledir: Rotasyonu A istikametine yönlendirin elinize Biot-Savart-Kanununa uygun B- Alanı geçer. Bir Akım yoluna giden ek olarak birleştiğinde: Magnetostatik kavramı özel durumlarda oluşan sabit Akım ile bu akımı aktaracak, taşıyacak Madde veya Element üzerinde yüklü olmayan Manyetik alan oluşturur. Magnetostatik kavramı ayrıca yine yavaş yavaş deyişkenliğe uğrayan Akımlar ve Manyetik alanlar içinde kullanılır. Bu iki durumun kombinasyonundan Elektromanyetik alan oluşur ve böylelikle Elektrodinamik içinde zayıf akımlarla bezenmiş yüklemeler oluşur, Genelde elektrik devrelerindeki şalterler (Kondensator, Transformator) bu şekilde uygulanır. Elektrik veya Manyetik Alan oluşumundaki odaklanma devamlı kendi kaynağına yakın kalır, mesela Yeryüzü-Manyetik alanı gibi. Deyişken bir Elektromanyetikalan kendi kaynağından uzaklaşabilir, böylelikle alanda oluşan Elektromanyetik Dalganın oluşumu Elektriksel alan ile Manyetik alan arasındaki sürtünme ile, gitme gelme ile gerçekleşir. Elektromanyetik Dalganın yayılması Elektrostatiğe benzetilir fakat Elekrostatik ortamda oluşan Elektromanyetik Dalgalanma çok zayıftır ve sadece yakın mesafede etkili olur. Elektromanyetik Dalgalar hernekadar Elektromanyetik alan tarafından oluşturulsada bu oluşumdan sonra artık Kaynağından bağımsız bir şekilde hareket edebilir, varlığını sürdürür bu bağlamda Işık bilimsel olarak Elektromanyetik Dalgalar hüzmesi olduğundan Optik Kavramıda Elektrodinamiğin Fiziksel statüsünde bulunur. Elektrodinamik ve Relativite Teorisi Elektrodinamik kavramında klasik Mekanik için uygulanan Galilei Formülü geçersizdir çünkü klasik Mekanik içersinde Vektor alan dediğimiz genelde boşluksuz kesin alan ve bundan bağımsız kesin zaman ile sınırlıdır eğer Elektrodinamik kavramını bu değerler ile ele alsak o halde tüm inersiyal (Inertial) sistemde geçerliliği mümkün olmaz. Mesela bir örnek: Sabit bir sürat ile uçan yüklü bir zerrenin etrafınında yukarda bahsettiğimiz gibi bir Elektriksel alan ve birde Manyetik alan kaplamıştır fakat aynı anda aynı karekteristik özelliklere sahip ikinci bir zerrenin bu zerre ile yan yana uçtuğunu düşünün, böyle bir durumda zerreler sahip oldukları Elektriksel alan itibarı ile birbirlerini itleyici kuvvet oluştururlar ama bu aynı zamanda zerrelerin etrafındaki Manyetik alan varlığından dolayı ters bir etki ile zerreleri birbirlerine doğru Lorentz kuvveti cazibe – çekim haline girer ve itleyici kuvvete karşı bir takas veya ödünleme - denge hali oluşur. Işık hızında bu ödünleme kendini doğrular fakat yukarıda bahsedilen iki yüklü taşıyıcıların yani zerreleri örten etrafını kaplıyan Elektriksel alan ve Manyetik alanın çıkış noktasını, sistemini deyiştirdiğinizde ilk zerrenin yani yüklü taşıyıcılarının sakinleştiği ve mevcut Manyetik alanını kaybettiği görülür, hatta yanındaki ikinci zerre dahi mevcut Manyetik alandan etkilenmediği görülür. Bu durumda zerreler Coulomb Kuvveti etkisine girerler ve iki yüklü taşıyıcı çıkış noktasınında, sistemde öngörülenden daha fazla hız kazanır, süratlenirler oysa bu durum çıkış noktasına yani zerre etrafındaki örtülere endeksli olmayan hız diye ifade edilen Newton Fizik kuralına uygun değildir. Bu durum önceleri Elektrodinamik içersinde özel bir örtü sistemi (Ethersistem) bulunduğu zannı oluşturdu fakat yapılan Michelson-Morley-Deneylerinde görüldüki Dünyanın yörünge hızına karşı Ether Rüzgarının ölçümü mümkün deyil. Albert Einstein bu Problemi özel Relativite Teorisi içersindeki dört boyutlu MekanZaman kavramı ile çözmüştür, Relativite Teorisinin başlangıç noktası GalileiInvarianz ile Lorentz-Invarianz kavramlarının Elektrodynamik içersindeki konumlarının örtüştüğü yer ve an dır. Hızlanmanın azalması ile birlikte manyetik kuvvet içinde bulunan hareket halindeki sistemde bir Geritransformasyon gözlemlenir bu sonuç olarak yavaşlıyan sistem üzerinde uzunlamasına kontraksiyon ve Zamandilatasyon hesaplanır, aslında buradaki manyetik Phenom bulguları sonuç itibarı ile özel Relativite Teorisi içersindeki stukturel bir zaman ve mekan göstergesidir. Bu açıdan baktığınızda Stukturel yapılanmadaki statistik Manyetikalan ana denklemindeki çaprazprodukt oluşumuna şaşırmamak gerekir. Relativlik tanımlaması içersindeki Elektrodinamik yapılanmasında ıskala Potensiyal ve Vektor Potensiyal bir Dörtlüvektor oluşturur, Dörtlüvektor Zaman ve Mekana analogtur öyleki Lorentz – Transformasyonun analog bir halde elektromanyetik potansiyeli etkilemesi gibi. Bu alanlar için Hareket halindeki z-Doğrultusunda oluşan Transformasyondenklemi şöyledir: Not: Relativstik Elektrodinamik kavramı kendi içersinde tüm şüphelerden arınmış deyildir, bazı küçük ıskala sonuçlarında Abraham-Lorentz-Denkleminde olduğu gibi Problemler ortaya çıkmaktadır. Quantenelektrodinamik (QED) Konzepti, Elektrodinamik ile quantenmekanik kaynaşmasıdır. QED içindeki Struktuel yapılanma aynı zamanda Quantenchromodinamik (QCD) içinde çıkış noktasıdırki buda güçlü Deyişken-etkiyi ifade eder fakat burdaki durum daha karmaşıktır, mesela Üçlü Yükleme Şeklinde görüldüğü gibi; Elektromanyetik SI-Değerleri Tabelası Sembol Büyüklük Devrettiği Değerler Kök Kavramlar I Elektrik Gücü Amper A A Q Elektrik Yükü Coulomb C A·s U Elektrik Gerilimi Volt V J/C = kg·m2·s−3·A−1 R, Z Impedanz, Elektrik Direnci Ohm Ω V/A = kg·m2·s−3·A−2 ρ Spezif Direnç Ohm Metresi Ω·m kg·m3·s−3·A−2 P Akım Watt W V·A = kg·m2·s−3 C Elektrik Kapasitesi Farad F C/V = kg−1·m−2·A2·s4 ε Permittivitet Farad pro Metre F/m kg−1·m−3·A2·s4 χe Elektriksel Suszeptibilite (değersiz) - - Admittanz Siemens S Ω−1 = kg−1·m−2·s3·A2 σ Elektriksel İletkenlik Siemens pro Metre S/m kg−1·m−3·s3·A2 E Elektriksel Alan Volt pro Metre V/m kg·m·s−3·A−1 H Manyetik Alan, Manyetik alan Kuvveti Amper pro Metre A/m A·m−1 Φm Manyetik Akım Weber Wb V·s = kg·m2·s−2·A−1 B Manyetik Akım Derinliği, Induksiyon Tesla T Wb/m2 = kg·s−2·A−1 L İnduksivite Henry H Wb/A = V·s/A = kg·m2·s−2·A−2 μ Permeabilite Henry pro Metre H/m kg·m·s−2·A−2 Hazırlıyan: Erhan Bala E-Mail: posta@erhanbala.org
© Copyright 2024 Paperzz