Fizik

Manyetizma

Manyetizma mıknatıslık manasına gelmektedir. Bu yüzden manyetizma konusunu anlamak için mıknatısları tanımamız gerekir. 

Mıknatıslar

Mıknatısların M.Ö. 800'lü yıllarda bilinmekte olduğunu tarihi kaynaklara bakarak görebiliyoruz. Günümüzde ise manyetit adı verilen de­mir oksit (Fe3O4) bileşiği doğal bir mıknatıs olarak kulla­nılmaktadır. Mıknatıslar tabiatta doğal olarak bulunabildiği gibi ya­pay olarak da üretilir. Bunlar, çubuk, U ve at nalı şeklin­de olabilir. 

Mıknatıslardan etkilenebilen ve mıknatıs hâline getiri­lebilen maddelere manyetik maddeler denir.

Bunun dışında kalan maddelere ise manyetik olmayan maddeler denir. Mıknatıslardan kuvvetli bir şekilde et­kilenen maddelere ferromanyetik maddeler denir.

Manyetik Kutuplar

Bir çubuk mıknatıs üze­rine demir tozları serpilirse, demir tozlarının, çu­buğun uç kısımlarında daha çok toplandığı gö­rülür. Mıknatıslık etkisinin en şiddetli olduğu bu uçlara kutup adı verilir.

Bir mıknatıs çubuk orta­sından iple asılırsa; çu­buk kuzey - güney doğ­rultusuna yönelerek du­rur. Kuzeye yönelen uca kuzey kutbu (N), güne­ye yönelen uca ise gü­ney kutbu (S) denir.

Bir mıknatıs başka bir mıknatısa yaklaştırıldı­ğında;

  1. Aynı kutuplar birbi­rini iter.
  1. Zıt kutuplar birbirini çeker.

İtme ya da çekme kuvveti, mıknatısların kutup şidde­tiyle doğru, aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. Elektrik yükleri arasındaki coulomb kuvvetine benzer bir etkileşmenin, mıknatıslarda da olduğu kabul edilir. Coulomb kuvvetinde elektrik yüklerinin birbirine eşit kuvvet uygulamasına benzer şekilde mıknatıs­ların birbirlerine uyguladığı manyetik kuvvetler de eşit büyüklükte ve birbirine zıt yöndedir.

Bir çubuk mıkna­tıs ikiye bölündü­ğünde, meydana gelen her bir par­çanın yine N ve S kutuplu küçük bir mıknatıs olduğu görülür. Bölme işlemi ato­mik boyutlara ka­dar devam ettiril- se bile, yine her parça iki kutuplu bir mıknatıs olur, tek kutuplu mıknatıs elde edilemez.

Manyetik Alan Çizgileri

Bir çubuk mıknatısın üzerine yerleştirilmiş bir cam ya da bir plastik plakaya serpilen demir tozları uç uca ek­lenerek belli yönlere yönelir. 

Demir tozlarını bu şekilde yönlendiren ve belli nokta­larda sık, belli yerlerde seyrek olmasını sağlayan etki manyetik kuvvettir.

Mıknatısın çev­resinde demir tozlarının üze­rinde sıralandı­ğı bu çizgilere, mıknatısın o bölgede oluş­turduğu man­yetik alan çiz­gileri denir.

Manyetik alan çizgilerinin bu­lunduğu yerlere pusula iğneleri konulduğunda, pusu­la iğneleri manyetik alan çizgilerine teğet olacak şekil­de yönelir. Pusula iğnesinin N kutbu mıknatısın S kut­buna doğru yönelirken, S kutbu da mıknatısın N kutbu­na doğru yönelir.

Alan çizgilerine dik olarak alınan birim yüzeyden geçen çizgi sayısı, bu yü­zey üzerindeki bir noktanın manyetik alan şiddetinin bir ölçüsü olarak alınabilir. Manyetik alan şiddeti, alan çiz­gilerinin sık olduğu uç noktalarda daha büyük, seyrek olduğu yerlerde daha küçüktür. Manyetik alan vektörel bir büyüklük olduğundan, bir noktadaki manyetik alan, doğrultusu, yönü ve şiddetiyle belirtilir.

Manyetik alan çizgilerinin paralel olduğu yerdeki ala­na, düzgün manyetik alan denir. Manyetik alan çizgileri mıknatısın N kutbundan S kut­buna yönelik olur.

Geçici Mıknatıs Elde Etme Yolları

Doğal mıknatısın kolaylıkla temin edilememesi sonu­cu, yapay mıknatıs elde edilmesi yoluna gidilmiştir. Bu mıknatıslardan faydalanarak üç yolla geçici mıknatıs elde edilebilir.

a. Sürtünme Yoluyla Mıknatıs Elde Edilmesi

Bir demir çubuğa, mıknatı­sın bir kutbu, her seferinde aynı yönde olmak şartıyla sürtüldüğünde, demir çu­buk mıknatıs haline gelir.

Bunun sebebi, demir için­deki mıknatıs çiftleri, önce­den gelişigüzel bulunur­ken, mıknatıs sürülmesi sı­rasında belli bir düzende dizilirler. Böylece demir çubuk mıknatıs haline gelmiş olur.

b. Dokunmayla Mıknatıs Elde Edilmesi

Mıknatıs demir çivilere veya toplu iğnelere dokundurulduğunda, her bir iğne mıknatıs haline gelir. Bu iğne mıknatısların kutupla­rı, mıknatısın dokundurulan ucuna göre değişir. Mıknatı­sın, N kısmına dokundurduğumuz yer S, diğer uç ise N olur.

c. Etki İle Mıknatıs Elde Edilmesi

Mıknatısın herhangi bir kutbu, demir çiviye yak­laştırılırsa, demir çivi etki ile mıknatıslanır ve demir tozlarını çeker. Yani mıknatısın manyetik alanı içinde kalan demir, nikel ve kobalt gibi maddeler etki ile mıknatıslanır.

Sürtünme, dokunma ve etki ile mıknatıslanma geçici mıknatıslanmadır ve mıknatıs haline gelen madde bel­li bir süre sonra mıknatıslık etkisini kaybeder.

Elektrik Alanın Manyetik Etkisi

Basit bir elektrik devresinde iletken telin altına bir pusula yerleştirelim. Anahtar açık­ken devrede akım dolan­maz. Dolayısıyla ampul yan­maz. Pusula iğnesi bulundu­ğu konumda kalır.

Anahtarı kapattığımızda devrede akım dolanma­ya başlar, ampul ışık verir. Bu sırada pusu­laya dikkat edersek pusula ibresinin sap­tığını ve farklı bir yönü gösterdiği gözlenir.

Anahtarı kapattığımız sırada devreden elektrik akımı geçerken pusula ibresinin sapması, elektrik akımı­nın manyetik bir etki meydana getirdiğini gösterir. Bu deneyden de görüldüğü gibi içinden elektrik akımı geçen bir iletken telin etrafında manyetik alan meyda­na gelir.

Akım Geçen Telin Çevresindeki Manyetik Alanlar

Mıknatıslarda manyetik alanın oluşumu atomlardaki yüklerin hareketiyle oluşan elektrik akım­larından kaynaklanır. Dolayısıyla üzerinden akım geçen te­lin çevresinde de man­yetik alanlar meydana gelir.

Sonsuz uzunluktaki telden i akımı geçin­ce telin etrafında ve teli çevreleyen çemberler şeklin­de manyetik alan oluşur.

Mıknatısın manyetik alanı üzerine demir tozları serpile­cek olursa demir tozları yoğunlaşarak çizgiler oluştu­rur. Bu çizgiler, varlığı kabul edilen mıknatısın manye­tik alan çizgilerinin bir ifadesidir.

Mıknatısın manyetik alan çizgileri gibi iletken telin etrafında da iletkenden geçen akımın oluşturdu­ğu manyetik alan çizgile­ri vardır.

İletken düz telden geçen akımın etkisiyle oluşan manyetik alan çizgileri, iletkene dik düzlem içerisinde, iletkeni merkez kabul eden daireler şeklindedir. Manyetik alan çizgileri telin bulunduğu dik düzleme özdeş pusulalar yerleştirilerek pusula iğnelerinin sapmalarından gözlenebilir.

Sonsuz uzunluktaki telden ge­çen akımın telin çevresinde oluş­turduğu manyetik alan, telden geçen akım ile doğru, tele olan uzaklık ile ters orantılı olarak de­ğişir. Telden eşit uzaklıktaki nok­talarda eşit büyüklükte manyetik alanlar oluşur.

Telin etrafında oluşan manyetik alanın yönü sağ el kuralı ile bulunabilir. Sağ el kuralına göre, üzerinden akım ge­çen tel başparmak akım yönünü gösterecek şekilde sağ el ile kavra­nırsa diğer dört parmağın teli kavra­ma yönü manyetik alanın yönünü gösterir.

Elektromıknatıs Nedir?

Bir demir çivi üzerine üstü yalıtkan kaplı teli doladığı­mızda bobin sarımı elde ederiz. Bu bobin sarımının uç­larını bir pile bağladığımızda bobin içinde ve etrafında bir manyetik alan oluşur. Bu manyetik alanın ortasın­daki bobinin üzerine sarıldığı manyetik madde, örne­ğin demir çivi mıknatıslık özelliği kazanır ve çevresin­de bulunan diğer manyetik maddeleri çeker. Demir elektromıknatıs olmuştur. Elektrik akımı geçişi ile mık­natıs özelliği kazanan bu tür cisimlere elektromık­natıs denir.