fizik

ana

lise1

Elektrostatik

MIKNATIS ve ÖZELLİKLERİ

Yazar fizik

Cumartesi, 24 Şubat 2007

Magnetik adı verilen demir oksit (Fe₃O₄) bileşiği tabii bir mıknatıs olarak bilinir.

Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir.

Üç çeşit mıknatıs vardır.

Doğal mıknatıs : Doğada oluşan ve taş olarak bulunan mıknatıslardır.
Yapay mıknatıs : Demir, nikel ya da kobalttan yapılır. Çubuk, pusula iğnesi, U şekline ve at nalı şekline benzeyen çeşitleri vardır.

Bu mıknatıslara daimi ya da geçici mıknatıslık kazandırılabilir.

Elektromıknatıslar : Magnetik özellik gösteren maddeye örneğin demir üzerine tel sarılıp telden akım geçirildiğinde oluşan mıknatıslardır.

Mıknatısın Kutupları

Mıknatısların uçları çekme ve itme özelliği gösterirler. Mıknatıslık etkisinin en şiddetli olduğu bu uçlara kutup adı verilir. Bir mıknatısın şekli nasıl olursa olsun iki kutbu bulunur.

Bir mıknatıs ortadan iple asılırsa, kuzey-güney doğrultusuna yönelerek durur. Kuzeyi gösteren kutba N, güneyi gösteren kutba ise S kutbu denir.

Elektrik yüklerinde olduğu gibi, mıknatıslarında aynı kutupları birbirini iter, zıt kutupları ise birbirini çeker.

Mıknatıslar, demir, nikel, kobalt gibi maddeleri ve bunların alaşımlarını çeker. Bu nedenle bu maddelere magnetik maddeler denir. Cam, kağıt, tahta, plastik gibi maddeleri mıknatıs çekmez.

Magnetik Alan Kuvvet Çizgileri

Bir mıknatısın çekim etkisini gösterdiği alana magnetik alan denir.

Bir cam levha üzerine demir tozları serpildikten sonra levhanın altına çubuk mıknatıs yerleştirilip levhaya yavaş yavaş vurulduğunda, demir tozları mıknatısın magnetik alan çizgilerine paralel hale gelirler. Demir tozlarının oluşturduğu çizgilere bakılarak normalde görülmeyen çizgilerin nasıl olduğu anlaşılır.

Çubuk mıknatısın çevresindeki magnetik alan çizgileri şekildeki gibidir.

Magnetik alan kuvvet çizgileri N kutbundan S kutbuna doğrudur.

Çizgilerin uç noktalarında sık olması magnetik alanın uç kısımlarında şiddetli olduğunu gösterir.

Magnetik alan çizgilerinin bulunduğu yerlere pusula iğneleri konulduğunda, pusula iğneleri yerdeki magnetik alan çizgilerine paralel olacak şekilde dengede kalırlar.

Magnetik alan, çizgilerinin paralel olduğu yerlerdeki alana düzgün magnetik alan denir.

Mıknatısı Bölmek

Çubuk şeklindeki bir mıknatıs ikiye bölündüğünde, oluşan her bir parça yine N - S kutuplu mıknatıs olur.

Bölme işlemi atomik boyuta kadar devam ettirildiğinde de yine mıknatıs özelliği devam eder. Yani tek kutuplu mıknatıs elde edilemez.

Geçici Mıknatıslanma

Yapay mıknatıslardan faydalanılarak magnetik özelliği olan demir, nikel ve kobalt geçici olarak mıknatıslanabilir. Üç yolla geçici mıknatıslanma elde edilebilir.

1. Sürtünme ile Mıknatıslanma

Bir demir çubuğa, şekildeki gibi mıknatısın her defasında aynı kutbu aynı yönlü sürtürülürse, mıknatısın ilk sürtülen uç kısmı mıknatısla aynı kutuplu olacak şekilde demir çubuk geçici olarak mıknatıslanır.

2. Dokunma ile Mıknatıslanma

Mıknatısa dokundurulan demir parçalarını mıknatıs tutar.

Çünkü demir parçası mıknatısın dokunduğu kutupla zıt kutupla kutuplanır ve onu çeker. Demir parçaları uç uca eklenirse, her bir uç bir öncekine göre zıt kutuplanır.

3. Etki ile Mıknatıslanma

Mıknatısın magnetik alanı içine konulan demir parçaları geçici olarak mıknatıslık özelliği kazanır. Şekilde demir parçasına mıknatısın S kutbu yaklaştırılırsa, demirin S ye yakın olan kısmı N, diğer tarafı ise S kutbu olur.

Bir mıknatıs demir çubuğun orta kısmına şekildeki gibi yaklaştırılırsa, demir çubuğun uç kısımları N, orta kısımları ise S kutbu olacak şekilde etki ile mıknatıslanır.

Yerin Magnetik Alanı

Yerin magnetik alanının olduğu deneylerle tespit edilmiştir. Dünya, sanki kuzey yarı kürede S, güney yarı kürede N kutbu bulunan bir çubuk mıknatıs varmış gibi davranır. Magnetik kuzey ve güney kutup ile coğrafi kuzey ve güney kutup tam çakışmıyor. Belli küçük bir açı kadar sapma gösteriyor.

Ağırlık merkezinden asılmış bir çubuk mıknatıs, bulunduğu yerden geçen dünyanın çevresindeki magnetik alan kuvvet çizgilerine teğet olmak zorundadır. Bu nedenle ağırlık merkezinden asılmış bir çubuk mıknatısın N kutbu magnetik kuzeyi, S kutbu ise magnetik güneyi gösterir.

Kuzey yarı kürede, ağırlık merkezinden asılan bir çubuk mıknatıs veya pusula iğnesinin N kutbu, güney yarı kürede ise S kutbu aşağı eğilir. Ekvatorda yere paralel, kutuplarda ise yere dik konuma gelir.

Mıknatısların Kullanıldığı Alanlar

Mıknatıslar, pusula yapımında, kapı zilinde, telefon, radyo, televizyon, voltmetre, ampermetre, elektrik motorları, bazı oyuncakların yapısı gibi bir çok yerlerde kullanılmaktadır.

Sanayide demir parçalarını diğer maddelerden ayırmak için yine mıknatıslar kullanılır.

ELEKTRİK AKIMININ MAGNETİK ETKİLERİ

Akım geçen telin oluşturduğu magnetik alan

Şekilde pusula iğnesinin üzerinden tel geçecek şekilde devre kurulup anahtar kapatılıp telden yeterince akım geçtiğinde pusula iğnesi aniden saparak tele dik konuma gelir. Pusulanın sapması yerin magnetik alanından başka bir magnetik alanın meydana geldiğini gösterir.

Bu alan elektrik akımlarının çevresinde meydana gelen magnetik alandır. Bu alanların kaynağı elektrik yüklerinin hareketidir. Telden uzaklaştıkça magnetik alanın şiddeti azalır. Tele yaklaştıkça magnetik alanın şiddeti artar. Telden geçen akımın artması da magnetik alanın şiddetini artırır. Akımın azalması ise magnetik alanın şiddetini azaltır.

Akım geçen telin çevresinde iç içe daireler şeklinde magnetik alan çizgileri oluşur. Herhangi bir noktadaki magnetik alan vektörünün yönü, bu alan çizgilerine teğettir.

Akımın yönü değiştiğinde magnetik alan çizgileri ve herhangi bir noktadaki magnetik alan vektörünün yönü değişir.

İNDÜKSİYON AKIMI

Bir mıknatıs şekildeki gibi akım makarasının içine doğru hızla yaklaştırıldığında ya da makaradan uzaklaştırıldığında ampermetreden akım geçer. Üreteç olmadan elde edilen bu akıma indüksiyon akımı denir. İndüksiyon akımının meydana gelmesinin nedeni kapalı bir devre halinde bulunan iletkenden geçen, magnetik alan kuvvet çizgilerinin sayısının değişmesidir.

Kuvvet çizgileri hızlı değişirse indüksiyon akımı büyük, yavaş değişirse küçük olur. Yukarıdaki şekilde de mıknatıs, akım makarasına hızlı yaklaşırsa indüksiyon akımı büyük, yavaş yaklaşırsa akımın şiddeti küçük olur. Mıknatıs yaklaşırken ve uzaklaşırken oluşan akımın yönleri birbirlerine göre zıttır. Makaranın sarım sayısının artması indüksiyon akımının şiddetini artırır.

Elektromıknatıs

Şekildeki gibi bir demire tel sarılıp, telden bir akım geçirildiğinde demirin K ve L uçları arasında bir magnetik alan meydana gelir. Yani bir mıknatıs elde edilmiş olur. Buna elektromıknatıs denir.

Akımın şiddeti ve sarım sayısı ne kadar fazla ise mıknatısın magnetik kuvvet çizgileride o kadar şiddetli, yani mıknatıs güçlü olur.

Alternatif Akım

Çok sarımlı çerçeve şeklindeki bir iletken, mıknatısın uçları arasındaki düzgün magnetik alan içinde döndürülürse, çerçevenin oluşturduğu alandan geçen magnetik kuvvet çizgileri sürekli değiştiğinden çerçevenin tellerinde yönü ve şiddeti devamlı değişen bir elektrik akımı elde edilir. İndüksiyon yoluyla elde edilen bu akıma alternatif akım denir.

Transformatör

Alternatif gerilimleri aynı frekansta yükselten yada alçaltan ve bu işlemi az bir kayıpla gerçekleştiren sistemlerdir.

Transformatörde, demirden yapılmış levhalar bir araya getirilip, bunların üstlerine farklı sarımlı iki bobin sarılır. Primer sargı elektrik gücünü veren girişe, sekonder sargı da elektrik gücünün alındığı çıkışa bağlanır. Primer devreye uygulanan alternatif gerilim (V) sekonder devreden indüksiyon yoluyla yükselmiş ya da azalmış olarak alınır.

Sekonderin sarım sayısı, primerin sarım sayısından fazla ise transformatör yükselten, az ise alçaltan bir transformatördür. Transformatörler doğru akımda çalışmaz yalnızca alternatif akımla çalışır.

Kayıplar ihmal edildiğinde ekonderden alınan güç, primerden verilen güce eşittir.

V_s . I_s = V_p . I_p