Mıknatıslar

Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir. Mıknatısları doğal mıknatıs (Fe3O4) ve yapay mıknatıs olarak iki farklı gruba ayırabiliriz. Bazı maddeler doğal mıknatısın manyetik alanına girince mıknatıslanır. Bunlara manyetik maddeler denir. Mıknatıslanmayan maddelere ise manyetik olmayan maddeler denir.

Bir mıknatısın çekme özelliğini en çok gösterdiği bölgeye kutup denir. Mıknatısın kutupları north (N) ve south (S) olarak adlandırılır. Zıt işaretli kutuplar birbirini çeker, aynı işaretli kutuplar ise iter.

Bir mıknatıs ikiye bölününce tek kutuplu mıknatıs elde edilemez. Bölünen her parça yine çift kutuplu olur.

Günlük yaşamımızda mıknatıslardan hoparlörlerde, elektrik motorlarında, pusulalarda, tıpta manyetik rezonansta, manyetik vinçlerde ve bunun gibi bir çok alanda faydalanırız. Ayrıca hidroelektrik santrallerinde elektrik üretimi için mıknatıslardan faydalanırız.

MANYETİK KUVVET

İki mıknatısın manyetik kutuplarının birbirine uyguladığı manyetik kuvvet, kutup şiddetlerinin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

Burada F’in birimi newton (N), m1 ve m2 kutup şiddetleri, d’nin birimi ise metre (m) dir. m1 ve m2 kutup şiddetlerinin birimi amper . metredir (A . m).

K-10^-7 N/A² dir (N/A² – Newton/amper²).

MANYETİK ALAN ÇİZGİLERİ

Mıknatısların manyetik etki uyguladıkları bölgeye mıknatısın manyetik alanı denir. Bir çubuk mıknatısın üzerine cam levha konulduktan sonra demir tozları serpiştirildiğinde demir tozları birer mıknatıs gibi manyetik alan çizgileri boyunca şekildeki gibi dizilir.

Manyetik alan çizgileri mıknatısların N kutbundan S kutbuna doğrudur. Manyetik alan çizgileri hiçbir zaman birbirini kesmez. Manyetik alan çizgilerinin sıklığı manyetik alanın şiddetli olduğu yerde çoktur. Herhangi bir noktadaki manyetik alan vektörü (B) o noktadaki manyetik alan çizgisine diktir.

MIKNATISLANMA

1. Sürtünme ile mıknatıslanma:

Bir yumuşak demire bir mıknatıs şekildeki gibi sürekli aynı yönde sürtülürse demir mıknatıslanır.

2. Dokunma ile mıknatıslanma:

Bir mıknatısa dokundurulan manyetik maddeler (mesela çivi) şekildeki gibi mıknatıslanır.

3. Etki ile mıknatıslanma:

Bir mıknatısa yaklaştırılan manyetik maddeler şekildeki gibi mıknatıslanır.

Elektromıknatıslar da etki ile mıknatıslanmaya örnek olarak gösterilebilir.

Bir çiviye ince bakır tel sarılıp içinden akım geçirilince çivi etki ile mıknatıslanır ve mıknatıslık özelliği kazanır. Büyük hurdacıların kullandığı manyetik vinçler bu prensiple çalışır.

MANYETİK GEÇİRGENLİK

Bir mıknatısın etrafında oluşan manyetik alan çizgilerinin sıklığı, içinde bulunduğu ortama bağlıdır. Bir maddenin manyetik alan geçirgenliğinin, boşluğun manyetik alan geçirgenliğine oranına bağlı manyetik alan geçirgenlik katsayısı denir.

Maddeler bağıl manyetik geçirgenliklerine göre üç gruba ayrılır:

1. Diyamanyetik maddeler:

Bağıl manyetik geçirgenlikleri 1’den biraz küçüktür. Bakır, bizmut, gümüş bunlara örnektir.

2. Paramanyetik maddeler:

Bağıl manyetik geçirgenlikleri 1’den biraz büyüktür. Manyetik alanda zayıf mıknatıslanırlar. Magnezyum, alüminyum, oksijen bunlara örnektir.

3. Ferromanyetik maddeler:

Bağıl manyetik geçirgenlikleri 1’den çok büyüktür. Manyetik alana konulduklarında güçlü olarak mıknatıslanırlar. Demir, nikel, kobalt bunlara örnektir.

DÜNYA’NIN MANYETİK ALANI

Dünya’nın etrafında nedeni tam olarak belirlenememiş olan manyetik alan çizgileri vardır. Bu çizgilerin varlığı, pusula yardımıyla yönümüzü bulmamıza yarar. Pusula iğnesi bir mıknatıstır ve mıknatıslar manyetik alana paralel olmak ister. Coğrafi eksen ile manyetik eksen arasında bir açı vardır. Buna sapma açısı (119) denir. Bu yüzden pusulaya göre kuzeye gitmek istediğimizde tam da kuzeye gitmiş olmayız. Dünya çok büyük bir mıknatıs olarak düşünülebilir.

AKIMIN MANYETİK ETKİSİ

Hans Christian Oersted adlı bilim insanı yaptığı çeşitli deneylerle elektrik ve manyetizma arasındaki ilişkiyi bulmuştur. Bir karton levhaya dik olarak iletken düz bir tel geçirilip telin içinden akım geçirelim. Bu durumda telin etrafında levha düzleminde halkalar şeklinde manyetik alan oluşur. Bu manyetik alan telin içinden geçen akımla doğru, tele olan uzaklıkla ters orantılıdır. Pusula iğnesi bu manyetik alana şekildeki gibi paralel olarak durur.

Elektrik ve Manyetizma

• Elektrik Akımı, Potansiyel Farkı ve Direnç
• Elektrik Devreleri
• Mıknatıs ve Manyetik Alan
• Akım ve Manyetik Alan

Çözümlü Örnek Test Soruları

Mıknatıslar, manyetik alan üreten ve demir gibi maddeleri çeken cisimlerdir. Manyetik alan, mıknatısların etrafında bulunan ve diğer mıknatıslar veya manyetik maddeler üzerinde kuvvet oluşturan bölgedir. Manyetik alan çizgileri, mıknatısın kuzey kutbundan çıkar ve güney kutbuna doğru yönelir.

1. Mıknatısın iki kutbu hakkında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A) Aynı kutuplar birbirini çeker
B) Zıt kutuplar birbirini iter
C) Aynı kutuplar birbirini iter
D) Kutup yoktur

Çözüm: Mıknatıslarda zıt kutuplar (kuzey ve güney) birbirini çeker, aynı kutuplar birbirini iter.
Doğru cevap C şıkkıdır.

2. Bir mıknatısın manyetik alan çizgileri ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A) Güney kutbundan çıkar, kuzey kutbuna girer
B) Kuzey kutbundan çıkar, güney kutbuna girer
C) Alan çizgileri arasında bir yön yoktur
D) Manyetik alan çizgileri sürekli değildir

Çözüm: Manyetik alan çizgileri kuzey kutbundan çıkar ve güney kutbuna doğru yönelir.
Doğru cevap B şıkkıdır.

3. Bir çubuk mıknatıs ortadan ikiye bölünürse ne olur?

A) Her iki parça sadece tek kutuplu olur
B) Her iki parça yine bir kuzey ve bir güney kutbuna sahip olur
C) Manyetik özelliklerini kaybederler
D) Sadece güney kutbu oluşur

Çözüm: Bir mıknatıs ortadan ikiye bölündüğünde, her iki parça yine bir kuzey ve bir güney kutbuna sahip olur.
Doğru cevap B şıkkıdır.

4. Aşağıdakilerden hangisi manyetik maddelerdendir?

A) Bakır
B) Alüminyum
C) Demir
D) Tahta

Çözüm: Demir, nikel ve kobalt gibi maddeler manyetik özellik gösterir.
Doğru cevap C şıkkıdır.

5. Manyetik alanın şiddeti, bir mıknatısın hangi bölgesinde en büyüktür?

A) Ortasında
B) Kenarlarında
C) Kutup noktalarında
D) Her yerinde eşittir

Çözüm: Manyetik alanın şiddeti, mıknatısın kutup noktalarında en büyüktür.
Doğru cevap C şıkkıdır.

6. Bir telin etrafında manyetik alan oluşması için ne yapılmalıdır?

A) Telin düz durması yeterlidir
B) Telin etrafına mıknatıs konulmalıdır
C) Telden elektrik akımı geçirilmelidir
D) Telin yalıtılması gerekir

Çözüm: Telden elektrik akımı geçirildiğinde telin etrafında bir manyetik alan oluşur.
Doğru cevap C şıkkıdır.

7. Bir telden geçen elektrik akımı arttıkça, telin etrafındaki manyetik alan nasıl etkilenir?

A) Manyetik alan azalır
B) Manyetik alan değişmez
C) Manyetik alan artar
D) Manyetik alan tamamen kaybolur

Çözüm: Telden geçen elektrik akımı arttıkça, telin etrafındaki manyetik alan da artar.
Doğru cevap C şıkkıdır.