Manyetizma nedir, manyetizmanın kullanım alanları nelerdir?

MANYETİZMA

Magnetizma ya da manyetizma sözcüğü, mıknatısları ve manyetik alanları tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Manyetizma, mıknatıslanmış maddelere ilişkin özelliklerin tümünü ve mıknatısların özelliklerini, inceleyen bir fizik dalıdır. Bu terimin kökeni, Türkiye'de, Aydın yakınlarında kurulmuş olan ve magnetit (mıknatıs taşı) mineralinin ilk bulunduğu yer olarak tanınan, antik Magnesia (Manisa) kentine dayanır.

MIKNATISLAR VE ÖZELLİKLERİ

Magnetik oksit denen; bir demir oksidi (Fe3O4) içeren bazı minerallerin, demir tozunu çekme özellikleri vardır. Mıknatıslanmaları zayıftır. Bu nedenle uygulama açısından kullanışlı değildirler. Yapay mıknatıslarsa, genellikle sert çelik ya da ferrittendir.

Mıknatıs olayının temeli, şöyle açıklanabilir. Maddeleri oluşturan atomların elektronları, rastgele yüklü ve her yöndedirler. Yani düzensizdirler. Tekdüze sıralanmazlar. Mıknatısların elektronları ise, tek bir yönde yüklüdür. Örnek verirsek; çelik çubuk mıknatıslandığında moleküller tıpkı geçit törenlerindeki askerler gibi sıraya dizildiğinden; birinin kuzey kutbu öbürünün güney kutbuna döner. Böylece, bütün moleküllerin manyetik etkisi birbirine ekleneceğinden, çelik çubuk güçlü bir mıknatısa dönüşür. Eğer bu çubuk, çekiçle dövülür ya da iyice ısıtılırsa, moleküllerin düzeni yeniden bozulacağı için, çelik çubuk da mıknatıslığını yitirir.Mıknatısların, demiri ya da bazı metalleri çekmekten başka önemli özellikleri de vardır. Eğer bir demir ya da çelik parçası, ard arda birkaç kez bir mıknatısa hep aynı yönde sürtülürse, sonunda bu parçada mıknatıslanır. Yani, bir mıknatıs haline gelir. Mıknatısların bir başka özelliği de, kutuplarının olmasıdır. Bunlar mıknatıslık özelliğinin en güçlü olduğu noktalardır. Düz çubuk biçimindeki bir mıknatıs, demir tozuna batırılıp çıkarılacak olursa, demir tozunun mıknatısın uçlarına yapıştığı çubuğun ortasında hiç bir toz toplanmadığı görülür. İşte bu uçlar, çubuk mıknatısın kutuplarıdır. Mıknatısların çok önemli özelliklerinden biri de, serbestçe dönebilecek biçimde asıldıklarında ya da bir sıvının üzerinde yüzdürüldüklerinde, her zaman kuzey-güney doğrultusunu göstermeleridir.

Serbestçe dönebilecek biçimde asılmış iki mıknatıs, birbirine yaklaştırılırsa, kuzeyi gösteren kutupları (kuzey kutupları) birbirinden uzaklaşır ve her birinin kuzey kutbu öbürünün güney kutbuna yaklaşacak biçimde döner. Fizikte bu olguyu tanımlamak için "karşıt kutuplar birbirini çeker, benzer kutuplar birbirini iter" denir. Mıknatısların ilginç bir özelliği daha vardır. Bir mıknatıs parçalara ayrıldığında, bu parçalardan her biri, kuzey ve güney kutupları olan küçük bir mıknatıs haline gelir.

MANYETİK ALANLAR

Bir defter yaprağı, bir çubuk mıknatısın üzerine yerleştirilir ve yüzeyine demir tozu serpilirse, bu tozlar çizgiler halinde dizilerek, özel bir dağılım deseni oluştururlar. "Kuvvet çizgileri (indükleme çizgileri)" denen ve hiçbir zaman birbirini kesmeyen bu çizgilerin, herhangi bir noktadaki doğrultusu, uygulanan manyetik kuvvetin doğrultusunu gösterir. Eğer kağıdın üstüne küçük bir manyetik pusula yerleştirilirse, pusulanın iğnesi de altındaki kuvvet çizgisiyle aynı doğrultuya yönelir. Kuvvet çizgileri arasındaki uzaklığa bakılarak, manyetik kuvvetin büyüklüğü anlaşılabilir. Çizgilerin sık ve birbirine yakın olduğu yerde manyetik kuvvet, daha güçlüdür. Kuvvet çizgilerinin geçtiği bölgenin tümüne, manyetik alan denir. Kağıdın üstüne, yumuşak(katışıksız) bir demir parçası konulursa, çevresindeki kuvvet çizgileri, sanki bu demirin içinden geçiyormuş gibi, bir araya toplanır. Çünkü kuvvet çizgilerinin demirden geçmesi, havadan geçmesinden çok daha kolaydır. Bu nedenle, bazı duyarlı aygıtları manyetik etkiden korumak için, yumuşak demirden paravanlar kullanılır.

MANYETİK KUTUPLAR

Bir manyetik pusulanın iğnesi, Dünya'nın neresinde olursa olsun her zaman kuzey-güney doğrultusunu gösterir. İğnenin kuzeye bakan ucunun gösterdiği noktaya kuzey manyetik kutbu, güneye bakan ucunun gösterdiği noktaya da güney manyetik kutbu denir. Aslında Dünya'nın gerçek Kuzey ve Güney Kutup noktaları, tam olarak pusula iğnesinin gösterdiği yerde değildir. Yani, manyetik kutuplar ile coğrafi kutuplar çakışmaz.

Kuzey manyetik kutbunun bugünkü yeri, Kuzey Buz denizindeki Sverdrup adalarından olan Ellef Ringnes adasının güneyindedir. Güney manyetik kutbu ise, günümüzde Antarktika'daki, Adelie kıyısının biraz açığında yer alır. Manyetik kutupların yeri, yavaş yavaş değişmektedir. Manyetik pusula iğnesinin gösterdiği doğrultu ile gerçek kuzey arasında kalan açıya, manyetik sapma denir. Bu açının değeri, Dünya üzerinde bulunulan yere göre değişir.

MANYETİZMA VE ELEKTRİK

Magnetit (doğal mıknatıs) olan demir minerali, bu gün mıknatıs olarak hiç kullanılmaz. Geçen yüzyıla kadar, mıknatıs yapmak için bir demir ya da çelik parçası, magnetite sürtülerek mıknatıslanırdı. Bugün, güçlü elektromıknatıslar kullanılır. Manyetizma ile elektrik arasındaki ilişki, elektromıknatısları ortaya çıkarmıştır. Bir demir, ya da çelik çubuğun çevresine iletken tel sarılıp, telin uçlarını bir pile bağlayarak elektromıknatıs yapılabilir. Telden elektrik akımı geçirildiğinde, demir yada çelik çubuk, mıknatıs özelliğini kazanır. Bu mıknatısın gücü, tel bobindeki sarım sayısına ve bobinden geçen elektrik akımı miktarına bağlıdır.

Elektromıknatısta, çekirdek olarak sert çelikten bir çubuk kullanılırsa, elektrik akımı kesildikten sonra da çubuk mıknatıslığını korur. Ancak yumuşak demirden yapılmış çekirdekler, akım kesilir kesilmez bu özelliğini yitirir. Bu nedenle elektromıknatıs olmayan bildiğimiz kalıcı mıknatıslar, ya sert çelikten ya da kalıcı mıknatıslanma özelliği taşıyan başka alaşımlardan yapılır. Bu alaşımlardan biri, kobalt, nikel, alüminyum ve bakırdan oluşan alnikodur. Kalıcı mıknatıslar, manyeto denen küçük elektrik üreteçlerinin, temel elamanıdır. Hızla döndüğünde, yüksek gerilimli elektrik akımı üreterek; kıvılcım oluşturan manyetolar, bazı benzin motorlarında ateşlemeyi sağlamak için indükleme bobinlerinin yerine kullanılır.

Manyetik alanlar, hareketli elektrik yüklerine kuvvet uygular. Elektrik motorunun çalışması, manyetik alanın içinden elektrik akımı geçen bir iletkene uyguladığı kuvvetin sonucudur. Bir iletken manyetik alan içinde hareket ettirilirse, ya da iletkenin içinde bulunduğu manyetik alanın şiddeti değiştirilirse, bu kez iletkende bir elektromotor kuvvet indüklenir (yüklenir). Bunun sonucu olarak da iletkenden bir akım geçer. Dinamo ve alternatör gibi elektrik üreteçlerinin çalışması, bu indükleme(yükleme) olgusuna dayanır.

Kaynaklar:
1) Temel Britannica, C.11.
2) Ana Britannica, C.21.
3) Gelişim Hachette Genel Kültür Ansiklopedisi, C.7.
4) mta.gov.tr

MsXLabs Üye Girişi