Dokunmadan
çeken
kuvvet
Cam levhaya serpilen demir tozları, göremediğimiz bir şeyin şeklini çiziyor: manyetik alan çizgileri. Bu ünitede mıknatıs çeşitleri, alan çizgileri, kutuplar, pusula ve iki mıknatıs arasındaki kuvvet var.
Mıknatıs; demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliğine sahip cisimlere verilen bir isimdir. Mıknatısların tabiatta bulunabilen doğal mıknatıs, bazı elementlerin belirli oranlarda karışımıyla elde edilen yapay mıknatıs ya da elektromıknatıs gibi çeşitleri vardır.
| Çeşit | Nasıl elde edilir | Ayırt edici özellik |
|---|---|---|
| Doğal mıknatıs | Tabiatta bulunur | Mıknatıs özelliği sürekli olan, magnetit adı verilen demir oksidi bir mineraldir |
| Yapay mıknatıs | Çeşitli elementlerin fiziki olarak karıştırılıp üretilmesi ile | Yapay yollardan manyetik özellik kazanır; özelliğini kaybetmesi normal şartlar altında yıllar içinde olur |
| Elektromıknatıs | Demir çiviye sarılmış plastik kaplı iletken tel ve telin uçlarına bağlanan bir üreteç | Manyetik özelliği akım geçtiği sürece vardır |
Neodymium (Neodyum) mıknatıs, son yıllarda üretimi artan neodyum (Nd), demir (Fe) ve bor (B) gibi elementlerden üretilen en güçlü yapay mıknatıslardır.
Bir neodyum mıknatıs boyutlarıyla asla kıyaslanamayacak kadar büyük bir güce sahiptir. Zira bu mıknatıslar ağırlığının 1000-1500 katı kadar ağırlığı kaldırabilecek kadar güçlüdür.
Özellikle otomotiv, petrokimya endüstrisi ile sağlık ürünlerinin üretimi gibi birçok sektörde kullanılan ve tercih edilen neodyum mıknatıslar, mıknatıslık özelliklerini 10-15 yıl koruyabilirler.
Mıknatısın manyetik özelliklerini gösterdiği bölgeye o mıknatısın manyetik alanı denir. Manyetik alan B sembolüyle gösterilir ve vektörel bir büyüklük olup SI'da birimi Tesla'dır.
Bir çubuk mıknatısın ya da bir U mıknatısın üzerine cam levha konulup demir tozları serpildiğinde, manyetik alan etkisiyle mıknatıslanan demir tozları mıknatısın manyetik alanı yönünde dizilir. Demir tozlarının manyetik alan etkisiyle aldığı şekillere bakılarak mıknatıs dışındaki manyetik alanlar manyetik alan çizgileri ile sembolize edilir.
Mıknatısın manyetik alanında şekil alan demir tozlarının görünümüne bakılarak yapılan modelleme sonucunda aşağıdaki çıkarımlar yapılabilir.
Demir tozlarının yoğun bir şekilde toplandığı mıknatısın uç bölgelerine kutup noktaları denir.
Demir tozlarının yoğunlaştığı bölgelerde (N ve S kutupları yakınlarında) manyetik alan şiddeti daha büyüktür. Mıknatıstan uzaklaştıkça manyetik alan şiddeti azalır.
Manyetik alan çizgileri başlangıcı ve bitişi olmayan, mıknatısın içinden geçip dışından dolanan kapalı eğriler şeklinde ifade edilir. Bu yüzden manyetik alan yönü mıknatıs dışında N kutbundan S kutbuna doğru iken mıknatıs içinde S kutbundan N kutbuna doğrudur. Manyetik alan çizgileri birbirini kesmez.
Deney; cam levha yerine aynı kalınlıkta karton levha üzerinde yapıldığında demir tozlarının cam yüzey üzerindekine göre daha az toplanma yaptığı gözlendiği için bir mıknatısın çevresindeki manyetik alan şiddeti ortama da bağlıdır.
Herkesin ezberlediği "N'den S'ye" ifadesi yalnız mıknatısın dışında geçerlidir. Çizgiler kapalı eğriler olduğu için mıknatısın içinde S kutbundan N kutbuna doğrudur — aksi hâlde çizgi bir yerde başlayıp bir yerde biterdi. Soruda "mıknatısın içinde manyetik alan yönü" geçiyorsa cevap S → N'dir.
Bir iple ortasından asılan çubuk mıknatıs, Dünya'nın coğrafi kuzey (N) ve güney (S) doğrultusunda dengeye geldiği görülür. Mıknatısın coğrafi kuzey kutbuna doğru yönelen kutbuna N, coğrafi güney kutbuna doğru yönelen ucuna S kutup adı verilmiştir.
Yön bulmada kullandığımız pusulanın ibresi de bir mıknatıstır. Pusulanın kırmızı ucu, ortamdaki manyetik alanın yönünü gösterir.
Bir mıknatısın manyetik alanı içerisine konulan çeşitli pusulaların ibresi manyetik alan çizgilerine teğet olacak şekilde yönelir.
Bir mıknatısın N kutbu da S kutbu da demiri çeker. Demir söz konusuysa kutbun cinsi fark etmez — ama başka bir mıknatıs söz konusuysa fark eder.
Bir mıknatıs; demir, nikel, kobalt gibi cisimleri ve başka bir mıknatısın ters kutbunu çeker. Yani mıknatıs bütün metalleri çekmez: alüminyum bir kaşık ya da bakır bir tel mıknatısa yapışmaz.
İki çubuk mıknatıs yan yana tutulup üzerine cam yerleştirilmiştir. Cam üzerindeki demir tozlarının dağılımına bakılarak mıknatısların çevresindeki manyetik alan çizgileri modellenmiştir. İki çubuk mıknatısın N kutupları karşılıklı yerleştirildiğinde çevrelerinde oluşan manyetik alan çizgi modellemesi de kendine özgüdür.
İki çubuk mıknatısın birer kutbu arasında oluşan manyetik alan çizgileri şekildeki gibi olursa mıknatısların kutup cinsleri kesin belirli değildir. Çizgilerin şekli aynı kalırken üzerlerindeki yön işaretleri silinmişse karar verilemez.
Manyetik alan çizgileri üzerindeki yönler, kutuplardan dışarı doğru yönelmiş ise K ve L kutupları aynı cins olup N kutup özelliğindedir.
Manyetik alan çizgileri üzerindeki yönler kutuplara doğru yönelmiş ise K ve L kutupları aynı cins olup S kutup özelliğindedir.
Çünkü mıknatıs dışında alan yönü N kutbundan S kutbuna doğrudur. Çizgiler bir kutuptan çıkıyorsa orası N, bir kutba giriyorsa orası S'tir. İki kutup arasında çizgiler karşılıklı çıkıyor ya da karşılıklı giriyorsa, iki kutup da aynı cinstir.
İki mıknatıs birbiriyle etkileştiğinde aralarında itme veya çekme kuvveti oluşur. Aynı cins kutuplar birbirini iter, zıt cins kutuplar birbirini çeker.
İki mıknatısın N–S kutupları karşılıklı olarak araba üzerine bırakıldığında mıknatıslar birbirine eşit büyüklükte, ters yönde çekme kuvveti uygularlar ve arabalar birbirlerine doğru hızlanarak yaklaşırlar.
İki mıknatısın N kutupları karşılıklı olarak araba üzerine bırakıldığında mıknatıslar birbirine eşit büyüklükte itme kuvveti uygularlar ve arabalar zıt yönlerde hızlanarak birbirinden uzaklaşırlar.
Mıknatısların birbirine ya da bir mıknatısın demir, nikel, kobalt gibi metallere uyguladığı kuvvetler, temas gerektirmeyen kuvvetler grubundadır. Ayrıca bu kuvvetler eşit büyüklükte ve ters yönlüdür — bir mıknatıs "daha güçlü" görünse bile karşı tarafa uyguladığı kuvvet, ondan gördüğü kuvvetle aynı büyüklüktedir.
Rastgele gelen mıknatıs sorusunu oku, doğru şıkkı seç. Yanıtın ardından açıklama gelir.
Kulaklığından buzdolabı kapağına, bu ünitenin kuralları gün boyu çalışıyor.
Mıknatıs; demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliğine sahip cisimlere verilen bir isimdir. Buzdolabının kapağı demir içerdiği için magnet tutunur; aynı magneti alüminyum bir tepsiye yapıştırmayı dene — düşer.
Kutunun içindeki küçük ama çok güçlü mıknatıslar genellikle neodyumdur. Bir neodyum mıknatıs boyutlarıyla asla kıyaslanamayacak kadar büyük bir güce sahiptir. Kulaklık yerine oturunca hissettiğin o "tık" bu yüzden.
Pusulanın ibresi de bir mıknatıstır; kırmızı ucu ortamdaki manyetik alanın yönünü gösterir. Telefonu güçlü bir hoparlörün yanına koyduğunda pusulanın şaşırmasının sebebi de bu: pusula, bulunduğu ortamdaki alana teğet yönelir.
Bazen yapışır, bazen elinden kaçarak döner: aynı cins kutuplar birbirini iter, zıt cins kutuplar birbirini çeker. Birini ters çevirdiğinde davranışın tamamen değişmesi bu kuralın en hızlı deneyidir.
Kapak, sen dokunmadan uzaktan kapanır. Çünkü mıknatısların uyguladığı kuvvetler temas gerektirmeyen kuvvetler grubundadır. Yerçekimi gibi, aradaki boşluk üzerinden etki eder.
Basit bir elektromıknatıs demir çiviye sarılmış plastik kaplı iletken tel ve bu iletken telin uçlarına bağlanan bir üreteçten oluşur. Pili çıkardığın anda çivinin ataçları bırakması, elektromıknatısı kalıcı mıknatıstan ayıran şeydir.
Bir iple ortasından asılan çubuk mıknatıs kendiliğinden coğrafi kuzey-güney doğrultusunda dengeye gelir. Kutup adları buradan gelir: coğrafi kuzeye yönelen uç N, coğrafi güneye yönelen uç S.
Aynı deneyi aynı kalınlıkta karton levhada yaptığında demir tozları daha az toplanır. Bu, bir mıknatısın çevresindeki manyetik alan şiddetinin ortama da bağlı olduğunu gösterir.
Şekilde ok yönü var mı? Yoksa kutup cinsleri kesin belirli değildir. Varsa: çizgi kutuptan dışarı çıkıyorsa N, kutba doğru giriyorsa S.
40 sorudan oluşan bu test ile "Mıknatıs ve Manyetik Alan" ünitesini ne kadar kavradığını gör. Her sorudan sonra anında geri bildirim alacaksın.
Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliğine sahip cisimlere verilen isimdir.
Mıknatıs özelliği sürekli olan, magnetit adı verilen demir oksidi bir mineraldir.
Çeşitli elementlerin fiziki olarak karıştırılıp üretilmesiyle ortaya çıkar ve yapay yollardan manyetik özellik kazanır.
Basit bir elektromıknatıs, demir çiviye sarılmış plastik kaplı iletken tel ve telin uçlarına bağlanan bir üreteçten oluşur.
En güçlü yapay mıknatıslardır; ağırlığının 1000-1500 katını kaldırabilir, özelliğini 10-15 yıl korurlar.
Mıknatısın manyetik özelliklerini gösterdiği bölgedir. Vektörel bir büyüklüktür, SI'da birimi Tesla'dır.
Çizgiler başlangıcı ve bitişi olmayan kapalı eğrilerdir; mıknatısın içinden geçip dışından dolanır. Çizgiler birbirini kesmez.
Demir tozlarının yoğunlaştığı bölgelerde (N ve S kutupları yakınlarında) alan şiddeti büyüktür; mıknatıstan uzaklaştıkça azalır. Ortama da bağlıdır.
İple asılan çubuk mıknatıs coğrafi kuzey-güney doğrultusunda dengeye gelir; kuzeye yönelen uç N, güneye yönelen uç S'tir.
Pusulanın ibresi de bir mıknatıstır; kırmızı ucu ortamdaki manyetik alanın yönünü gösterir. Alan içinde çizgilere teğet yönelir.
Çizgiler kutuplardan dışarı yönelmişse iki kutup da N, kutuplara doğru yönelmişse iki kutup da S özelliğindedir. Yön yoksa kutup cinsi kesin belirli değildir.
Aynı cins kutuplar birbirini iter, zıt cins kutuplar birbirini çeker. Bu kuvvetler eşit büyüklükte, ters yönlü ve temas gerektirmeyen kuvvetlerdir.