Magnetizma

(Manyetizma), mıknatısların ya da devinen elektrik yüklerinin yol açtığı fiziksel olay. Mıknatıslar ve devinen elektrik yükleri, çevrelerinde bir oluştururlar. , alanın içinde bulunan mıknatıslara, devinen elektrik yüklerine ve elektrik akımı taşıyan iletkenlere etkiyen bir kuvvetin var olduğu bölge olarak tanımlanır.

Maddenin magnetik özellikleri, atomlarda çekirdeğin çevresinde dolanan elektronlarca belirlenir. Yörüngedeki bir elektronun magnetik ipod momentinin (ya da magnetik alanının) iki bileşeni vardır; bunlardan biri elektronun kendi ekseni çevresinde dönmesinden, öbürü ise çekirdek çevresinde dolanmasından kaynaklanır. Bu devinimler çok küçük dairesel elektrik akımları (hareketli yükler) olarak göz önüne alınabilir. Böylece magnetizma ile elektrik arasında, en temel düzeyde ilişki kurulmuş olur.

Atomların ve moleküllerin çoğunda yörünge elektronlarının tümünün magnetik momentlerinin toplamı sıfıra eşittir. Bu tür maddeler bir magnetik alanın içine yerleştirildiğinde, magnetik alan ile atomlardaki elektronların etkileşimi sonucunda küçük bir magnetik moment indüklenir. İndüklenen bu moment, uygulanan alana ters yöndedir. Bu tür maddeler diyamagnetik maddeler olarak adlandırılır (). Atomlarında dolmamış bir elektron kabuğu bulunan kimi maddelerde ise her atomun bir magnetik momenti vardır. Normal olarak rasgele bir yönleniş içinde olan bu momentler, bir dış magnetik alanın etkisiyle toplam net bir mıknatıslık gösterecek biçimde yönlenirler, bu tür maddeler paramagnetik maddeler olarak adlandırılır (). Demir, nikel, kobalt gibi çok düzenli kristal yapısında plan kimi cisimlerde ise birbirine komşu atomlardaki yörünge elektronları bağlaşım içinde bulunurlar. Böylece belirli bir yönlenişte mıknatıslığa sahip yerel magnetik bölgeler (domen) ortaya çıkar. Bu bölgelerin mıknatıslanmaları değişik yönlerde olduğundan cismin toplam mıknatıslığı sıfırdır. Ama bir dış magnetik alanın etkisiyle bu bölgelerin bazıları aynı doğrultuda yönlenir, uygulanan magnetik alanın şiddeti arttıkça giderek daha çok sayıda bölge bu yönleniş içine girer; sonuçta çok güçlü bir mıknatıslanma ortaya çıkar. Bu tür cisimler ferromagnetik olarak tanımlanır. Maddenin antiferromagnetizma ve ferrimagnetizma özellikleri de bu olgunun sonuçlarıdır.

Magnetik alanlar hareketli elektrik yüklerine kuvvet uygular. Örneğin katot ışınlı osiloskop tüpünde katottan çıkarak yol alan elektron demeti magnetik alan etkisiyle sapmaya uğrar. Hall etkisi de magnetik kuvvetlerin bir sonucudur. Elektrik motorunun çalışması, magnetik alanın içinden elektrik akımı geçen bir iletkene uyguladığı kuvvetin sonucudur. Bir iletken bir magnetik alan içinde hareket ettirilirse ya da iletkenin içinde bulunduğu magnetik alanın şiddeti değiştirilirse, bu kez iletkende bir elektromotor kuvvet indüklenir. Bunun sonucu olarak da iletkende bir akım akar (). Dinamo ve alternatör gibi elektrik üreteçlerinin çalışması bu indükleme olgusuna dayanır.

Korkayaçlarda rastlanan Fe3O4 bileşimindeki mineralinin magnetik özellikleri Eski Yunanlılar ve Çinlilerce biliniyordu. Bu özelliğin bir uygulaması olan pusula, büyük olasılıkla II. yüzyılda, belki daha da önce kullanılmaya başlamıştı. Magnetizmayı ilk kez bilimsel olarak inceleyen , magnetik kutupların varlığını ortaya koydu. Ayrıca aynı türden kutupların birbirini ittiğini, farklı türden kutupların ise birbirini çektiğini belirledi, gemici pusulasının yapılışını ayrıntılı bir biçimde betimledi (1269). (1540-1603) Yer’in çok büyük bir mıknatıs olduğunu saptadı ve buna dayanarak mıknatıs iğnesinin kuzeye yönelen ucunun Kuzey Yarıküre’de aşağı doğru eğilmesi olgusunu açıkladı. Mıknatıs kutupları arasındaki çekme (ya da itme) kuvvetini deneysel olarak ilk kez inceleyen Charles Augustin de Coulomb, 1795’te bu kuvvetin kutuplar arasındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğunu saptadı. Simeon Denis Poisson 1824’te magnetizmanın matematiksel modelini geliştirdi; kalıcı mıknatıslar arasındaki kuvvetlerin hesaplanmasında günümüzde de bu modelden yararlanılmaktadır.

Kontraslı mikrokobun mucidi

 

Elektrik ile magnetizma arasında bir ilişki bulunduğuna ilişkin görüşler, 1820’de Hans Christian Orsted’in bir iletkenden elektrik akımı geçirildiğinde iletken çevresinde bir magnetik alan oluştuğunu belirlemesiyle doğrulanmış oldu. Crsted’in deneylerini yineleyen Andre-Marie Ampere, içinden akım geçen iletkenler arasında oluşan magnetik kuvveti çok yalın bir matematiksel ifade biçiminde ortaya koydu. Halka biçimindeki bir iletkenden geçen akımın oluşturduğu magnetik dipolün, etkileri bakımından bir kalıcı mıknatısa tümüyle eşdeğer olduğunu gösteren Ampre, magnetizmanın molekül boyutlarındaki dairesel elektrik akımlarından kaynaklandıgını öne sürdü. Ampere’in bu görüşü, magnetizmanın kaynağına ilişkin modern anlayışa çok yakındır.

, 1821’de magnetik alan içinde bulunan ve içinden akım geçirilen bir iletkenin devineceğini (motor etkisi) gösterdi. 1831’de ise, magnetik alan içinde devinen bir iletkende elektrik akımı indükleneceğini (dinamo etkisi) buldu. Magnetik alan kavramını da ilk kez 1845’te Faraday ortaya koydu. William Sturgeon, 1824’te bir bobinden geçen elektrik akımının oluşturduğu magnetik alanın, bobinin içine bir demir çekirdek yerleştirilmesi durumunda büyük ölçüde güçlendiğini buldu (bak. elektromıknatıs). Bu buluşu daha da geliştiren Joseph Henry, elektromıknatısın sanayide kullanımının öncüsü oldu. Elektromıknatıslar, sonradan, motorların ve elektrik üreteçlerinin temel öğelerinden biri oldu.

Elektrik ve magnetizmaya ilişkin ilkeleri tek ve eksiksiz bir matematiksel kuramda birleştirmeyi başaran James Clerk Maxwell’in 1864’te yayımladığı Maxwell denklemleri, elektromagnetik dalgaların varlığını öngörüyordu. Bu dalgaların varlığı Heinrich Hertz tarafından deneysel olarak kanıtlandı.

Günümüz teknolojisinde çok önemli ve yaygın bir yeri olan magnetizma, basit magnetik kapı açıcısından radara, mikrodalga fırınından bilgisayar belleğine ya da çekirdek kaynaşması araştırmalarında ve hava yastıklı, yüksek hızlı ulaşım araçlarında kullanılan üstün iletken bobinli elektro mıknatıslara kadar birçok uygulamada temel rol oynar. Magnetizma alanındaki olası gelişmeler arasında, doğrudan elektrik üretiminde kullanılan üreteçler ile çekirdek kaynaşmalı reaktörlerde kızgın plazmayı çevrelemek amacıyla kullanılan magnetik şişeler (magnetik ayna) sayılabilir.

 

No Responses

  1. A.Arif Efler 19 Ekim 2019

Sen de birkaç kelam et...

Select Language