Manyetizma

Tarihçe

Manyetizma M.Ö.2000’li yıllarda Eski Yunan’da, Magnesia bölgesindeki bazı gizemli kaya parçalarının metalleri çektiği gözlendi. (Bu kaya parçalarına manyetit(Fe3O4) adı verilir).

Mıknatısın ilk kullanımıpusulada! M.Ö. 1100’ler Çinli gemiciler pusula kullanılıyor.

Manyetizmanın varlığı biliniyordu ancak manyetizma ile ilgili açıklamalar 19.yy başlarına kadar yapılamamıştı.

Magnetizma olgusu üzerine ilk önemli yapıtın yazarı İngiliz bilim adamı

William Gilbert(1544-1600)’dir. 1600 yılında yayınlanan “De Magnet” adlı yapıtında Gilbert

dünyanın de bir mıknatıs olduğunu ve pusulanın

ibresinin dünyanın manyetik kutbunu

gösterdiğini söyledi.

Manyetizmanın, elektrik ile ilgisi

1820 yılına kadar anlaşılamamıştır.

1820 yılında Hans Christian Oersted(1775-1851)pusula iğnesinin yakınındaki bir telden akımgeçtiğinde pusula iğnesinin saptığını gördü.Oersted, bir telin içinden akım geçirildiğinde telinçevresinde manyetik alan oluştuğu sonucuna davardı.

Yine aynı yıl Fransız matematikçive fizikçi Andre Marie Ampere(1775-1836) üzerinden akım geçeniki telin birbirlerine kuvvet etkittirdiğini gözlemledi.

Tellerden geçen akımlar aynı yönlü iken teller birbiriniçekiyor, zıt yönlü iken itiyordu.

Ampere, manyetik alan ile bu alanı doğuran akım arasındakiilişkiyi matematiksel olarak formülüze etmeyi başardı.

Oersted, elektrik akımın manyetik alan

Doğurduğunu bulmuştu. İngiliz kimyacı vefizikçi Michael Faraday(1791-1867)mıknatısların elektrik akımı yarattığını vedeğişen manyetik alanın elektrik alanıdoğurduğunu buldu.

Tüm manyetik olaylar hareketli yüklerden kaynaklanır…!

•Elektrik + manyetizmaElektromanyetizma

•Elektromanyetik kuramın kurucusu

İskoç bilim adamı James Clerk Maxwell(1831-1879)

•Maxwell, ışığın bir elektromanyetik dalga olduğu görüşünü benimsedi. Elektrik ve manyetizmanın temel kanunları Maxwelldenklemleri olarak bilinen bir dizi diferansiyel denklemdir.

KanunuMaxwellAmperet

E

cjB

yokturmonopolManyetikB

KanunuFaradayt

BE

KanunuGaussE

20

0

1

0.

.

•Elektromanyetizma ve Maxwell Denklemleri

Manyetik alan çizgileri 1. Mıknatısın iki ucu kuzey ve güney kutbu olarak adlandırılır.

2. Her mıknasın çevresinde manyetik alanı vardır. Mıknatısın manyetik alan çizgileri kuzey kutbundan çıkar, güney kutbunda son bulur.

3. Aynı kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar birbirini çeker.

4. Mıknatıs sadece manyetik maddelere etkir.

5. Manyetik kuvvetler bir uzaklıkta etkirler.

Mıknatıs ve Manyetik Alan

Magnetik Alan Kaynakları

◦ Magnetik tek-kutup yoktur..!

Bir mıknatısı 2’ye bölerseniz

iki yeni mıknatıs elde edersiniz.

S NMagnetik tek-kutup yani manyetik yük (monopol) yoktur.

Manyetik Alan Birimleri

MKSCGS

[T] : [kg]/[C][s]

1T= 104 G

Tesla(T) Gauss(G)

(Nikola Tesla 1856-1943)(Johann Carl Friedrich Gauss

1877-1855)

Ampere Kanunu

Elektrik

akımı

Manyetik

alan

İçinden akım geçen bir telinoluşturduğu manyetik alan, telinçevrelediği kapalı bir yol boyuncaalınır.

C eğrisi

S yüzeyi

C S

adjIsdB

.. 00

Akım yoğunluğu

Magnetik İndüksiyon ve Faraday KanunuMagnetik akının değişimi elektrik akımı

S

B adB

.

dt

d B

İndüksiyon akımı

İndüksiyon akımını meydana getiren kuvvet= İndüksiyon emk

S yüzeyinden geçen manyetik akı

Magnetik akıdaki değişim bir elektrik voltajı (emk) üretir

C

sdE

.İndüklenmiş emk elektrik alan cinsinden ifade edilebilir

S

B

C

adBdt

d

dt

dsdE

.

.

Faraday Kanunu

Noktasal Yüke Etkiyen Manyetik Kuvvet

Noktasal q yüküne B manyetik alanı içinde etki eden manyetik kuvvet:

Manyetik kuvvetin yönü sağ el kuralı ile bulunur.

][ BvqFB

][ BvEqFLorentz kuvveti (noktasal q yüküne E ve

B alanları içinde etkiyen kuvvet)

Manyetik Dipol Moment ve Akım Halkasına Etkiyen Tork

AI

AI

BU

.

•Her manyetik dipolün bir manyetik dipolmomenti vardır ve ile gösterilir.

•B manyetik alanı içinde akım halkasına etkiyen tork

•Tork, akım halkasını, ile B hizalanacak şekilde döndürür.

•Dipolün sahip olduğu potansiyel enerji;

B

SOLENOID (AKıM MAKARASı=AKıM KANGALı)

InL

NIB 00

N: Sarım sayısı

L: Kangalın boyu

I: Kangaldan geçen akım

n: Birim uzunluğun sarım sayısı

•Akım kangalı, manyetik alanda enerji depolar

•Akım kangalının manyetik alan çizgileri çubuk mıknatısın manyetik alan çizgilerine benzerdir.

•Eksen boyunca manyetik alan hemen hemen sabittir.

•Eksenden uzaklaştıkça alan çizgileri zayıflar.

Dünyanın Manyetik Alanı•Dünyanın çekirdek kısmındaki bazı akımların oluşması, dünyanın manyetik alanının kaynağı olarak düşünülmektedir.

•Bunu daha iyi anlayabilmek için dünyanın merkezinde bir çubuk mıknatıs olduğu düşünülür.

•Coğrafi kutup ekseni ile manyetik kutup ekseni arasında bir açı vardır.

•Coğrafi kuzey kutup, manyetik güney kutuptur.

Ekvator dışında kalan bölgelerde yerin manyetik alanının yüzeye dik

bileşeni vardır.

MADDE VE MıKNATıSLıK Manyetik özelliklerine göre maddeleri 3 grupta inceleyebiliriz:

1. Diamanyetik maddeler Su, karbon,bakır, gümüş. Diamanyetik maddelerde iç manyetik alan dış alandan zayıftır.

2. Paramanyetik maddeler Sodyum,alüminyum,bakır oksit.Dış manyetik alan atomik manyetik dipol momentlere paraleldir.

3. Ferromanyetik maddelerİşlenmiş demir, permalloy(%55Fe-%45Ni ). Dış manyetik alan uygulanmasa bile manyetizasyon çok kuvvetli.