Manyetizma ile UFO yapalım!

MANYETÄ°ZMA

Magnetizma ya da manyetizma sözcüğü, mıknatısları ve manyetik alanları tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Manyetizma, mıknatıslanmış maddelere iliÅŸkin özelliklerin tümünü ve mıknatısların özelliklerini, inceleyen bir fizik dalıdır. Bu terimin kökeni, Türkiye’de, Aydın yakınlarında kurulmuÅŸ olan ve magnetit (mıknatıs taşı) mineralinin ilk bulunduÄŸu 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 yada iyice ısıtılırsa, moleküllerin düzeni, yeniden bozulacağı için, çelik çubuk ta, mıknatıslığını yitirir.

Mıknatısların, demiri, ya da bazı metalleri çekmekten baÅŸka, önemli özellikleri de vardır. EÄŸer 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 baÅŸka özelliÄŸi de, kutup‘larının olmasıdır. Bunlar mıknatıslık özelliÄŸinin en güçlü olduÄŸu noktalardır. Düz çubuk biçimindeki bir mıknatıs, demir tozuna batırılıp çıkarılacak olursa, demir tozunun mıknatısın uçlarına yapıştığı, çubuÄŸun ortasında, hiç bir toz toplanmadığı görülür. Ä°ÅŸte bu uçlar, çubuk mıknatısın kutuplarıdır. Mıknatısların çok önemli özelliklerinden biride, serbestçe dönebilecek biçimde asıldıklarında, ya da bir sıvının üzerinde yüzdürüldüklerinde, her zaman kuzey-güney doÄŸrultusunu göstermeleridir.

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

MANYETÄ°K ALANLAR

Bir defter yaprağı, bir çubuk mıknatısın üzerine yerleÅŸtirilir ve yüzeyine demir tozu serpilirse, bu tozlar çizgiler halinde dizilerek, özel bir dağılım deseni oluÅŸtururlar. “Kuvvet çizgileri (indükleme çizgileri)” denen ve hiçbir zaman birbirini kesmeyen bu çizgilerin, herhangi bir noktadaki doÄŸrultusu, uygulanan manyetik kuvvetin doÄŸrultusunu gösterir. EÄŸer kağıdın üstüne, küçük bir manyetik pusula yerleÅŸtirilirse, pusulanın iÄŸnesi de altındaki kuvvet çizgisiyle aynı doÄŸrultuya yönelir. Kuvvet çizgileri arasındaki uzaklığa bakılarak, manyetik kuvvetin büyüklüğü anlaşılabilir. Çizgilerin sık ve birbirine yakın olduÄŸu yerde manyetik kuvvet, daha güçlüdür. Kuvvet çizgilerinin geçtiÄŸi bölgenin tümüne, manyetik alan denir. Kağıdın üstüne, yumuÅŸak(katışıksız) bir demir parçası konulursa, çevresindeki kuvvet çizgileri, sanki bu demirin içinden geçiyormuÅŸ gibi, bir araya toplanır. Çünkü kuvvet çizgilerinin demirden geçmesi, havadan geçmesinden çok daha kolaydır. Bu nedenle, bazı duyarlı aygıtları manyetik etkiden korumak için, yumuÅŸak demirden paravanlar kullanılır.

MANYETÄ°K KUTUPLAR

Bir manyetik pusulanın iÄŸnesi, Dünya’nın neresinde olursa olsun, her zaman kuzey-güney doÄŸrultusunu gösterir. Ä°ÄŸnenin kuzeye bakan ucunun gösterdiÄŸi noktaya, kuzey manyetik kutbu, güneye bakan ucunun gösterdiÄŸi noktaya da güney manyetik kutbu denir. Aslında Dünya’nın, gerçek Kuzey ve Güney Kutup noktaları, tam olarak pusula iÄŸnesinin gösterdiÄŸi yerde deÄŸildir.Yani, manyetik kutuplar ile coÄŸrafi kutuplar çakışmaz.

Kuzey manyetik kutbunun bugünkü yeri, Kuzey Buz Denizi’ndeki Sverdrup Adaları’ndan olan Ellef Ringnes Adası’nın güneyindedir. Güney manyetik kutbu ise, günümüzde Antartika’daki, Adelie Kıyısı’nın biraz açığında yer alır. Manyetik kutupların yeri, yavaÅŸ yavaÅŸ deÄŸiÅŸmektedir.
Manyetik pusula iğnesinin gösterdiği doğrultu ile, gerçek kuzey arasında kalan açıya, manyetik sapma denir. Bu açının değeri, Dünya üzerinde bulunulan yere göre değişir.

MANYETÄ°ZMA VE ELEKTRÄ°K

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 sonrada, çubuk mıknatıslığını korur. Ama, yumuÅŸak demirden yapılmış çekirdekler, akım kesilir kesilmez bu özelliÄŸini yitirir. Bu nedenle, elektromıknatıs olmayan bildiÄŸimiz kalıcı mıknatıslar, ya sert çelikten yada kalıcı mıknatıslanma özelliÄŸi taşıyan baÅŸka alaşımlardan yapılır. Bu alaşımlardan biri, kobalt, nikel, alüminyum ve bakırdan oluÅŸan alniko’dur. Kalıcı mıknatıslar, manyeto denen küçük elektrik üreteçlerinin, temel elamanıdır.Hızla döndüğünde, yüksek gerilimli elektrik akımı üreterek; kıvılcım oluÅŸturan manyetolar, bazı benzin motorlarında, ateÅŸlemeyi saÄŸlamak 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.