MANYETİK   ALAN

   Bir cismin mıknatıslanmasına birçok mekanizma katkıda bulunur.Bir atoma manyetik bir alan uygulandığında indüklenen elektrik alanı elektronların yörünge hareketlerini değiştirir.Bu olay alana ters bir mıknatıslanmayla ortaya çıkar: buna diyamanyetiklik denir.

Paramanyetiklik atomları önceden bir manyetik momente sahip olan cisimlerde bulunur, bu cisimlerde manyetik momentin varlığı, çiftleşmemiş elektronların varlığıyla açıklanır.Alan bu momentleri kendi doğrultusuna sokmaya çalışı, ama indüklenmiş alan termik (ısıl) çalkalanma etkileri nedeniyle engellenir ve bu engellenme sıcaklık yükseldikçe, güçlenir.Sıcaklığın bu etkisinden yararlanılmaktadır: daha önce iyi “sıralanmış” bir malzeme üzerindeki alan kaldırılırsa, manyetik enerji azalmasına sıcaklığın düşmesi eşlik eder.Bu  “çekirdek mıknatıslığını giderme olayı”  mutlak sıfıra yaklaşma imkanı verir.

 

   Tamamen kuvantum kaynaklı üçüncü bir etki, bir doş alan olmasa bile bir manyetik alanın oluşturabileceğini ortaya çıkardı.İyonlarla (manyetik) serbest elektronlar bir arada bulunursa, bu ortamda elktronlar komşu iyonlar arasında önemli bir eşleme oluşturur; bu eşlemenin enerjisi momentlerin nispi yönelimine bağlıdır.Eşlemenin işaretine göre, tam bir sıralanma (ferromenyetiklik) veya almaşık bir sıralanma için (antiferromenyetiklik) en düşük enerji elde edilir.İki tür iyonun varlığından kaynaklanan bir ara durum ferritlerde görülür.

Sıcaklık arttığında ferromanyetik bir cisimde mıknatıslanma azalır, hatta kritik bir sıcaklıkta sıfırlanır. Bu durumda düzenli bir fazın düzensiz bir faza kesiksiz geçişi söz konusudur.İşte bu yüzden kızıl dereceye kadar ısıtılan bir mıknatıs, çekim özelliklerini kaybeder; tam tersine, okyanus diplerinden çıkan lavlar soğuduğu sırada geçmişin manyetik alanlarını belleğinde saklayarak mıknatıslanır.

En eski  “izler”  200 milyon yıl öncesine iner.Niçin her tür alandan yalıtılan bir demir parçası az mıknatıslanır?X ışınlarıyla yapılan bir inceleme, kendiliğinden mıknatıslanmanın çok küçük alanlarda, ama farklı yönelimler içinde oluştuğunu gösterir; söz konusu alanların ortalaması sıfır değerinii verir.Alanların yakınında momentlerin sıralanmamasından kaynaklanan enerji fazlalığı, mıknatıs içinde alan çizgilerinin hapsolması sonucunda dengelenir.

Bir demir parçasına alan uygulandığında, alana paralel mıknatıslanma önce tersinir, sonra tersinmez bir biçimde büyür; bu olay çeperlerin kristal kusurlarını aşmasından veya başka alanların yönelim dengesini bozmasından ileri gelir.

Kuvvetli bir alanda hemen hemen genelleşen sıralanma, mıknatıslanmanın doygunluğa girmesine yol açar.B alanı değiştirildiğinde M mıknatıslanması bunu ancak belirli bir gecikmeyle izler ve bu bakımdan B’nin belirli bir değeri için M aynı değerleri almaz.Mıknatıslanmanın alana göre değişimini inceleyen bir diyagramda mıknatıslanma  “histerezis çevrimini” oluşturur; bu eğrinin alanın ölçümü ısıl kayıplarının değerini verir.

                                        Manyetik alan

 

 

Mıknatıssal veya manyetik alan, bir mıknatısın mıknatıssal özelliklerini gösterebildiği alandır. Mıknatısın çevresinde oluşan çizgilere de, mıknatısın o bölgede oluşturduğu manyetik alan çizgileri denir. Manyetik alan çizgilerinin yönü Kuzeyden (K) Güneye doğrudur.

  Michael Faraday, araştırmaları neticesinde maddelerin, manyetik alana tepki verdiğini ve bu tepki sonucunda etkileşimin olduğunu ortaya koydu. Verdikleri tepkiye göre maddeleri üç grupta toplanabildiğini gösterdi; 

1. Diyamanyetik maddeler:

Zayıf bir şekilde etkilenenler; Bağıl manyetik geçirgenlikleri µr < 1 olan bu tür maddeler, güçlü bir manyetik alana dik şekilde kendilerini yönlendirirler. Diyamanyetizma, tek sayıda elektronlara sahip ve tamamlanmamış içi kabuğu olmayan maddelerde görünür. Radyum, potasyum, magnezyum, hidrojen, bakır, gümüş, altın ve su diamanyetik gruba girerler.

2. Paramanyetik maddeler :

Bağıl manyetik geçirgenlikleri µr > 1 olan bu tür maddeler, güçlü bir manyetik alana paralel şekilde kendilerini yönlendirirler. Paramanyetizma çift sayıda elektronlara sahip maddelerde görülür. Hava, alüminyum ve silisyum paramanyetik gruba girer.

3. Ferromanyetik maddeler:

 Kuvvetli bir şekilde mıknatıslardan etkilenen maddelerdir, Demir, nikel, kobalt ve alaşımlarını içeren maddeler bu gruba girer.

 Bir mıknatısta:

* Aynı işaretli kutuplar birbirini iterlerken, zıt işaretli kutuplar birbirini çekerler.
* İtme ya da çekme kuvvetleri kutup şiddeti ile doğru, aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

* Elektriksel yük konusundaki coulomb kuvveti gibi kutupların birbirlerine uyguladıkları manyetik kuvvet skaler olarak birbirine eşit, fakat zıt yönlüdür.

* Bir mıkantısın ikiye bölünmesi sonucu bölünen her bir parçanın K, G biçiminde yeniden kutuplaştığı görülür. Buradan çıkaracağımız sonuç, atomik boyutlara inildiğinde dahi tek kutuplu mıknatıs elde edilemeyeceğidir.  

a) Elektromıknatıs

  İçinden akım geçen bir tel çevresinde manyetik alan oluşturur. Tek, bir makaraya sarılarak içinden akım geçirilirse, oluşturduğu manyetik alana benzer. Bu şekilde elde edilen düzeneklere Elektromıknatıs denir.  

Herhangi bir uzay bölgesinde bir manyetik alanın varlığı, bu bölgeye yerleştirilmiş, örneğin demir tozuna etkiyen kuvvetin varlığı ile belli olur. Böyle bir bölgede demir dozları, manyetik alan kuvvet çizgileri denen çizgiler boyunca sıralanır.Şekilde çeşitli biçimlerdeki mıknatıslara ait manyetik alan varsa mutlaka kuvvet çizgileri de vardır şekil (3-4)

  

Deney: Elektro Mıknatıs Yapımı

  

 Araç ve Gereç :  

Pusula

Orta boy iki kalın demir çivi

Yeteri kadar kablo,

Piyasada satılan iki pil ve pil yatağı  

Yeteri kadar toplu iğne

Deneyin Yapılışı :

- 50 santimetre uzunluğunda bir kablo parçası kesiniz. Kablonun iki ucundaki yalıtkan kısmı sıyırarak bakır teli ortaya çıkarınız. Kabloyu demir çivi üzerine sarınız. Kablonun Çıplak uçlarını, pilin kutuplarına bağlayınız . Devreden akım geçince, düzenek bir çubuk mıknatıs gibi bir manyetik alan oluşturur. Bu cins düzeneklere elektromıknatıs denir.

  - Bu şekilde elde ettiğimiz elektromıknatısı, toplu iğnelere yaklaştırınız. Elektromıknatıs kaç tane iğneyi çekebilir. Çubuk mıknatısı iğnelere yaklaştırarak, birbirine takılı kaç tane iğneyi çekebildiğini bulunuz. 

- 75 cm uzunluğunda bir kablo parçası keserek, yeni bir elektromıknatıs yapınız. Aynı pilin uçlarına bağlayınız. Ard arda takılı kaç tane toplu iğne çektiğini saptayınız.Bu sayıyı sarım sayısı daha az olan mıknatısın çektiği iğne sayısı ile karşılaştırınız.

  - Elektromıknatısı seri bağlı iki pil ile besleyerek deneyi tekrarlayınız. Elektro mıknatısın bu durumda çektiği toplu iğne sayısı daha çok mu yoksa daha az mı olur? 

- Elektromıknatısın ucunu pusulaya yaklaştırınız.

  *Pusulanın kuzeyi gösteren ibresi ne tarafa doğru sapar? Sapma yönü ile elektromıknatısın kutupları arasında ilişki kurunuz (şekil 3.6) 

  

- Genelde, elektromıknatıslar ve çubuk mıknatısların oluşturduğu manyetik alan arasında bir fark yoktur. Çubuk mıknatıslarda olduğu gibi elektro mıknatısların uç noktaları, yani kutupları daha çok iğneyi çeker.

  Elektro mıknatıslar da sadece manyetik maddeleri çekerler. Elektro mıknatıs bir plastiği veya kağıt parçasını çekmez.  

Aynı şiddette akım geçtiğinde sarım sayısı fazla olan mıknatısın çektiği toplu iğne sayısı, sarım sayısı az olandan daha fazladır.

  Daha önceleri gördüğümüz gibi, manyetik alanın şiddetli veya zayıf olması, manyetik alan kuvvet çizgilerinin sıklığına ve seyrekliğine bağlıdır. 

Kuvvet çizgileri sık ise manyetik alan kuvvetli, seyrek ise zayıftır. Şekil 3.7’de,

  Sarım sayısı arttıkça manyetik alan şiddetinin arttığı gösterilmiştir.Şekilden anlaşılacağı gibi, çubuk mıknatıs ve elektromıknatısın oluşturduğu manyetik alan kuvvet çizgilerinin yönelimleri aynıdır. Kablodan geçen akım şiddeti artarsa, kuvvet çizgileri sıklaşır. Bunun anlamı daha kuvvetli bir elektromıknatıs elde edildiğidir.

 

---

1 Yorum - Yorum Yaz

---