Mıknatıslar ve Manyetizma
Mıknatısların kutupları, manyetik alan ve alan çizgileri, Dünya'nın manyetik alanı, akım geçen telin manyetik alanı ve elektromıknatıslar.
- Mıknatısların kutuplarını ve birbirleriyle etkileşimini
- Manyetik alan çizgilerini yorumlamayı
- Pusulanın ve Dünya'nın manyetik alanının nasıl çalıştığını
- Akım geçen telin çevresindeki manyetik alanı ve elektromıknatısı
Mıknatıslar
Her mıknatısın bir kuzey (N) ve bir güney (S) kutbu vardır. Aynı kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar çeker. Bir mıknatıs ortadan kırılırsa tek kutuplu iki parça değil, her biri yine N ve S kutbu olan iki küçük mıknatıs elde edilir; tek kutuplu mıknatıs yoktur. Mıknatıslar demir, nikel ve kobalt gibi ferromanyetik maddeleri çeker; bakır, alüminyum, cam ve plastik pratikte çekilmez.
Manyetik alan
Mıknatısın etkisini gösterdiği bölgeye manyetik alan denir; birimi tesla'dır (T). Manyetik alan çizgileri mıknatısın dışında N kutbundan çıkıp S kutbuna girer, içinde S'den N'ye devam eder ve kapalı eğriler oluşturur. Çizgilerin sık olduğu yerde alan güçlüdür (kutupların yakını). Alan çizgileri birbirini kesmez. Bir noktadaki pusula iğnesinin N ucu, o noktadaki manyetik alanın yönünü gösterir.
Dünya'nın manyetik alanı ve pusula
Dünya dev bir mıknatıs gibi davranır. Pusulanın N ucu coğrafi kuzeyi gösterir; bu, Dünya'nın manyetik güney kutbunun coğrafi kuzeye yakın olduğu anlamına gelir. Manyetik kutuplar coğrafi kutuplarla tam çakışmaz; aradaki açıya sapma açısı denir. Dünya'nın manyetik alanı, Güneş'ten gelen yüklü parçacıkları saptırarak canlıları korur; kutuplarda görülen kutup ışıkları (aurora) bu parçacıkların atmosferle etkileşimidir.
Akım ve manyetik alan
1820'de Ørsted, akım geçen bir telin yanındaki pusula iğnesinin saptığını gördü: akım manyetik alan oluşturur. Düz bir telin çevresindeki alan çizgileri telin etrafında çemberlerdir. Yönü sağ el kuralıyla bulunur: başparmak akım yönünü gösterirken kıvrılan dört parmak alan yönünü gösterir. Akımın yönü değişirse alanın yönü de değişir. Alan şiddeti akımla artar, telden uzaklaştıkça azalır.
Tel bir bobin (sarmal) biçiminde sarılırsa içinde düzgüne yakın bir manyetik alan oluşur ve bobin bir çubuk mıknatıs gibi davranır. Bobinin içine demir çekirdek konursa alan çok güçlenir; buna elektromıknatıs denir. Elektromıknatısın gücü akımla ve sarım sayısıyla artar, akım kesilince mıknatıslık kaybolur. Hurdalıklardaki vinçler, elektrikli zil, hoparlör ve MR cihazları elektromıknatıs kullanır.
Formüller
Çözümlü örnekler
Bir çubuk mıknatıs tam ortasından ikiye kırılıyor. Parçaların kırılan uçlarının kutupları için ne söylenebilir?
- Her parça kendi başına iki kutuplu bir mıknatıs olur.
- N kutbunun olduğu parçanın kırık ucu S, S kutbunun olduğu parçanın kırık ucu N olur.
- Bu yüzden kırık uçlar birbirini çeker.
Cevap: Kırık uçlar zıt kutuptur ve birbirini çeker.
Kuzey–güney doğrultusundaki bir telin hemen üstüne konan pusula, tele akım verilince doğuya sapıyor. Akımın yönü ters çevrilirse pusula ne yapar?
- Telin oluşturduğu manyetik alanın yönü akımın yönüne bağlıdır.
- Akım ters dönünce alan da ters döner; pusula bu kez batıya sapar.
Cevap: Ters yöne (batıya) sapar.
Sık yapılan hatalar
- Mıknatısın her metali çektiğini sanmak: bakır ve alüminyum çekilmez.
- Coğrafi kuzeyde Dünya'nın manyetik kuzey kutbu olduğunu düşünmek: pusulanın N ucunu çektiğine göre orada manyetik güney kutbu vardır.
- Kırılan bir mıknatısta tek kutuplu parçalar elde edileceğini sanmak.
- Alan çizgilerinin mıknatısın dışında S'den N'ye gittiğini düşünmek.
Hastanelerdeki MR cihazı, süper iletken bobinlerle Dünya'nın manyetik alanından on binlerce kat güçlü bir alan oluşturur. Bu yüzden MR odasına metal eşyalarla girilmez.
Konu testi
10 soru. Bir seçeneğe dokun; doğru cevap ve çözüm hemen açılır.
Bir çubuk mıknatıs ortasından ikiye kırılırsa ne elde edilir?
Tek kutuplu mıknatıs yoktur; kırılan her parça yeniden iki kutuplu bir mıknatıs olur.
Pusula iğnesinin N ucunun coğrafi kuzeyi göstermesinin nedeni nedir?
Zıt kutuplar çeker; pusulanın N ucunu çeken Dünya'nın manyetik güney kutbudur ve bu kutup coğrafi kuzeye yakındır.
İki mıknatısın N kutupları birbirine yaklaştırılırsa ne olur?
Aynı kutuplar birbirini iter.
Mıknatısın dışında manyetik alan çizgileri için hangisi doğrudur?
Dışarıda çizgiler N'den çıkar, S'ye girer; kutupların yakınında en sıktır ve birbirini kesmez.
Aşağıdaki maddelerden hangisi mıknatıs tarafından çekilir?
Demir ferromanyetiktir ve mıknatısa çekilir. Bakır, alüminyum, cam ve plastik pratikte çekilmez.
Akım geçen düz bir telin çevresindeki manyetik alan için hangisi yanlıştır?
Alanın yönü sağ el kuralıyla akımın yönüne bağlıdır; akım ters çevrilince alan da ters döner.
Bir elektromıknatısın çekim gücünü artırmak için aşağıdakilerden hangisi yapılmalıdır?
Elektromıknatısın alanı sarım sayısı ve akımla artar; demir çekirdek alanı ayrıca güçlendirir.
Manyetik alanın SI birimi nedir?
Manyetik alan tesla (T) ile ölçülür.
Ørsted'in, akım geçen bir telin yakınındaki pusula iğnesinin saptığını gözlemlemesi neyi göstermiştir?
Pusulanın sapması, akımın çevresinde bir manyetik alan oluşturduğunun ilk kanıtıdır; elektrik ile manyetizmanın birbirine bağlı olduğu anlaşılmıştır.
Bir hurdalıkta ağır demir parçalarını kaldırıp başka yere bırakan vinçlerde neden kalıcı mıknatıs yerine elektromıknatıs kullanılır?
Elektromıknatıs akım varken çeker, akım kesilince bırakır; bu kontrol kalıcı mıknatısla mümkün değildir.
İlerlemen bu tarayıcıda saklanıyor. Ücretsiz üye ol, her cihazda kaldığın yerden devam et.