Manyetik alan ve bunların etkisini günlük hayatımızda sıkça kullanmaktayız. İnsanoğlu çok eski yıllarda dünyanın manyetik alanını keşfetmişler ve yönlerini bulmak için pusula kullanmışlardır. Manyetik alan ve bu alanı oluşturacak birçok etki vardır. Bunlardan en önemlisi mıknatıslardır.

Mıknatıslar

Demir, nikel, kobalt ve bunları içinde bulunduran alaşımları çekme özelliği gösteren maddelere mıknatıs denir. Doğal ve yapay olarak elde edilebilir. Mıknatıslar, etrafında manyetik alan oluşturarak bu alan içerisinde etkilerini gösterir.

Mıknatısların manyetik alanı her yerde aynı değildir. Mıknatısların, mıknatıslık etkisinin kuvvetli olarak gözlendiği uçlarına kutup denir. Mıknatıs ortasından bir iple asıldığında bir ucu kuzeyi diğer ucu güneyi gösterir. Mıknatısın kuzeyi gösteren kutbuna kuzey kutbu (N), güneyi gösteren kutbuna güney kutbu (S) denir. N ve S kutupları tamamen yerin manyetik alanından esinlenerek isimlendirilmiştir. Manyetik kuvvet temas gerektirmeyen doğadaki temel kuvvetlerden biridir.

Manyetik Kuvvet

Mıknatıslarda, aynı kutuplar birbirine iterken, zıt kutuplar birbirini çeker. Oluşan bu itme ve çekme kuvvetinin büyüklüğü kutup şiddetlerine, ortamın manyetik geçirgenliğine ve mıknatıslar arası uzaklığa bağlı olarak değişir. Mıknatısların iki kutbu da demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çeker.

Mıknatısın Manyetik Alanı

Mıknatıs çevresindeki manyetik maddeleri bir etki alanından dolayı çeker ya da iter. Mıknatısın manyetik maddeleri çekebildiği uzay parçasına mıknatısın manyetik alanı denir. Gerçekte manyetik alan çizgileri yoktur. Fakat olayı daha kolay anlatabilmek için bu çizgiler varmış gibi düşünülecektir. Bu çizgiler fizikte kullanılan bir modeldir. Bir çubuk mıknatıs bir kağıdın altına yerleştirilip kağıdın üzerine demir tozları serpildiğinde bu çizgilerin varlığı tozların dizilişinden anlaşılır.

Manyetik alan çizgileri üç boyutludur. Mıknatısın çevresini sarar. Manyetik alan çizgileri sonsuz sayıdadır. Manyetik alan çizgileri alan şiddetinin fazla olduğu yerde sık, alan şiddetinin az olduğu yerde seyrektir. Mıknatısın alan çizgileri kutuplarda en sıktır.

Pusula

Pusula iğnesi bir mıknatıstır. Onun için manyetik alan içine konulan pusula iğnesi, manyetik alan doğrultusunu gösterecek şekilde sapar. Pusula iğnesinin N kutbunun gösterdiği yön, o noktadaki manyetik alanın yönünü verir. Aşağıda çubuk mıknatısın çevresine konulan pusula iğnelerinin durduğu konum verilmiştir.

Elektrik Akımının Manyetik Etkisi

Basit elektrik devresinin telinin yanına bir pusula yerleştirelim. Anahtar açıkken pusula şekildeki gibi durmaktadır. Anahtar kapatılınca pusula iğnesinin şekildeki gibi saptığı gözlenir. Pusula önceki gösterdiği yönden farklı bir yön gösterir. Anahtar açılıp akım kesilince pusulanın eski haline geldiği görülür.

Anahtar kapatıldığında ve açıldığında pusula iğnesinin sapması akım geçen bir telin etrafında manyetik alan oluşmasından kaynaklanmaktadır. Bu deneyle akımın bir manyetik etkisi olduğu anlaşılır.

Sonsuz uzunluktaki telden akım geçince telin etrafında, tele dik düzlem içinde, teli çevreleyen çemberler şeklinde manyetik alan oluşur. Tel bu çemberlerin merkezindedir.

Akım geçen doğrusal telin etrafında oluşturduğu manyetik alanın büyüklüğü telden geçen akımın şiddetine ve telin bulunduğu ortamın cinsine bağlıdır. Telden uzaklaştıkça manyetik alanın şiddeti azalır. Tele yaklaştıkça manyetik alanın şiddeti artar.

Elektromıknatıs

Bir demir silindirin üzerine dışı yalıtkan olan telleri sardığımızda bobin elde ederiz. Bu bobinin telinin uçlarına bir pil bağladığımızda telden akım geçmeye başlar. Akımın manyetik etkisinden dolayı bobinin içinde ve dışında manyetik alan oluşur. Demir silindir manyetik alanın etkisiyle mıknatıslık özelliği kazanır. Demir çubuk, etrafındaki manyetik maddeleri çekmeye başlar. Bu şekilde elektrik akımı yardımıyla elde edilen mıknatısa elektromıknatıs denir.

Elektromıknatısın Çekim Gücü

Bir elektromıknatısın çekim gücü;

• Bobinden geçen akımın şiddeti ile doğru orantılıdır.
• Bobinin sarım sayısı ile doğru orantılıdır.
• Bobinin sarıldığı yerin uzunluğu ile ters orantılıdır.
• Birim uzunluktaki sarım sayısıyla doğru orantılıdır.

Şekil I deki elektromıknatısta diğer özellikleri sabit kalıp sarım sayısı azaltılırsa elektromıknatısın gücü azalır ve daha az çivi çektiği gözlenir.

Şekil II deki elektromıknatısta diğer özellikleri sabit kalıp pil sayısı artırıldığında akım arttığından dolayı elektromıknatısın gücü artar ve daha fazla çivi çeker.

Elektromıknatısın Kullanıldığı Yerler

Elektromıknatıs bobinden akım geçiyorsa oluşur, akım kesilince mıknatıslık gider. Bunun için gerekli görüldüğünde akım verilip mıknatıs özelliği kazandırılır. Gerekli zamanda akım kesilerek mıknatıslık yok edilir. Bundan dolayı metal fabrikalarında ve hurdalıklarda taşınması gereken metalleri taşımada kullanılır.

Elektromıknatıs kapı zillerinde zilin tokmağını çekip bırakmak için kullanılır. Düğmeye basılınca akım verilir. Elektromıknatıs tokmağı çeker. Bu sırada devre akı- mı kesilir. Elektromıknatıs tokmağı bırakır. Tekrar akım geçer ve bu şekilde tokmak sürekli çana vurur.

Elektromıknatıs kapı otomatiklerinde, hırsız alarmlarında, kontaktörlerde, sigorta tertibatında kullanılır.

Manyetik Alan Konu Anlatımı TeknoFem

Manyetik Alan Konu Anlatımı Hocalara Geldik Soru Çözümü