İçindekiler
Manyetizma, elektrik yükünün hareket ettirilmesiyle üretilen çekici ve itici bir fenomen olarak tanımlanır. Hareketli bir yükün etrafındaki etkilenen bölge hem bir elektrik alanından hem de bir manyetik alandan oluşur. Mıknatıslığın en bilinen örneği, bir manyetik alana çekilen ve diğer mıknatısları çekebilen veya çekebilen bir çubuk mıknatıstır.
Manyetizma’nın Tarihçesi
Eski insanlar demir cevheri manyetitten yapılmış doğal mıknatıslar, mezar taşları kullanmışlardır. Aslında, “mıknatıs” sözcüğü , “Magnezyalı taş” veya zenginlik anlamına gelen ” magnetis lithos ” kelimelerinden gelmektedir. Milet Thales, MÖ 625 civarında manyetizmanın özelliklerini M.Ö 545’e kadar araştırdı. Hint cerrahı Sushruta, aynı amaç için mıknatısları cerrahi amaçla kullanmıştır. Çinliler M.Ö. 4. yüzyılda manyetizma hakkında yazılar yazmışlar ve 1. yüzyılda bir iğneyi çekmek için bir arma taşının kullanılmasını tarif etmişlerdir. Ancak, pusula Çin’de 11. yüzyıla ve Avrupa’da 1187’ye kadar yön bulma için kullanılmadı.
Mıknatıslar daha önceden bilinmesine rağmen, 1819’a kadar Hans Christian Ørsted’in yanlışlıkla canlı teller etrafında manyetik alanlar keşfettiği zamana kadar bir işlevi yoktu. Elektrik ve manyetizma arasındaki ilişki 1873’te James Clerk Maxwelll tarafından tarif edilmiş ve 1905’te Einstein’ın özel görelilik kuramına dahil edilmiştir.
Manyetizma Nedenleri
Peki, bu görünmez güç nedir? Manyetizmaya, doğanın dört temel kuvvetinden biri olan elektromanyetik güç neden olur. Herhangi bir hareketli elektrik yükü ( elektrik akımı ) ona dik bir manyetik alan oluşturur.
Bir tel boyunca hareket eden akım ek olarak, manyetik tarafından üretilen sıkma Manyetik anlar arasında elementel parçacıklarının elektronlar gibi. Böylece, tüm madde bir dereceye kadar manyetiktir, çünkü bir atom çekirdeğindeki yörüngenin elektronları bir manyetik alan oluşturur. Bir elektrik alanının mevcudiyetinde atomlar ve moleküller, elektrik yönelticileri oluştururlar, pozitif yüklü çekirdekler, alanın yönünde küçük bir bit ve diğer yöne hareket eden negatif yüklü elektronlar taşırlar.
Manyetik Malzemeler
Tüm materyaller manyetizma gösterir, ancak manyetik davranış atomların elektron konfigürasyonuna ve sıcaklığa bağlıdır. Elektron konfigürasyonu manyetik anların birbirini iptal etmesine (malzemeyi daha az manyetik hale getirmesine) veya hizalanmasına (daha manyetik hale getirilmesine) neden olabilir. Artan sıcaklık, gelişigüzel termal hareketi arttırır, böylece elektronların hizalanmasını ve bir mıknatısın mukavemetini azaltmayı zorlaştırır.
Manyetizm, nedenine ve davranışına göre sınıflandırılabilir. Manyetizmanın ana türleri şunlardır:
Diamanyetizma: Tüm materyaller manyetik alanla itilme eğilimi olan diamanyetizmayı gösterir. Bununla birlikte, diğer manyetizma türleri diamanyetizmadan daha güçlü olabilir, bu nedenle sadece eşlenmemiş elektron içermeyen materyallerde gözlenir. Elektron çiftleri mevcut olduğunda, “spin” manyetik momentleri birbirlerini iptal ederler. Manyetik bir alanda, diamanyetik malzemeler uygulanan alanın ters yönünde zayıf bir şekilde manyetize edilir. Diyamanyetik malzemelerin örnekleri arasında altın, kuvars, su, bakır ve hava bulunur.
Paramanyetizma: Paramagnetik bir materyalde, eşlenmemiş elektronlar vardır. Eşleştirilmemiş elektronlar manyetik momentlerini hizalamakta serbesttirler. Manyetik bir alanda, manyetik anlar hizalanır ve uygulanmış alanın yönünde mıknatıslanır, bu da takviye edilir. Paramanyetik materyallerin örnekleri arasında magnezyum, molibden, lityum ve tantal bulunur.
Ferromanyetizma: Ferromanyetik malzemeler kalıcı mıknatıslar oluşturabilir ve mıknatıslara çekilir. Bir ferromanyetin eşleşmemiş elektronları vardır, ayrıca elektronların manyetik anları manyetik alandan çıkarıldığında bile hizalanmaya eğilimlidir. Ferromanyetik malzemelerin örnekleri arasında demir, kobalt, nikel, bu metallerin alaşımları, bazı nadir toprak alaşımları ve bazı manganez alaşımları bulunur.
Antiferromanyetizma: Ferromanyetlerinaksine, ters yönlerde (anti-paralel) bir antiferromagnet noktasında valans elektronlarının içsel manyetik anları vardır. Sonuç net manyetik moment veya manyetik alan değildir. Antiferromanyetizma, hematit, demir manganez ve nikel oksit gibi geçiş metali bileşiklerinde görülür.
Ferrimanyetizma: Ferromanyetler gibi, ferrimanyetler manyetik alandan çıkarıldığında manyetizasyonu korur, ancak komşu elektron çiftleri zıt yönlere işaret eder. Malzemenin kafes düzenlemesi, manyetik momenti bir yöne diğer yöne işaret edenden daha güçlü bir şekilde gösterir. Ferrimanyetizma manyetit ve diğer ferritlerde görülür. Ferromanyetler gibi ferrimanyetler de mıknatıslara çekilir.
Süper paramanyetizma, metamagnetizm ve spin glass gibi başka tipte manyetizmalar da vardır.
Mıknatısların Özellikleri
Mıknatıslar ferromanyetik veya ferritanyetik malzemeler bir elektromanyetik alana maruz kaldıklarında oluşur. Mıknatıslar belirli özellikleri gösterir:
- Bir mıknatısı çevreleyen manyetik bir alan var.
- Mıknatıslar ferromanyetik ve ferritanyetik materyalleri çeker ve bunları mıknatıslara dönüştürebilir.
- Bir mıknatısın kuzey ve güney kutupları mevcuttur. Aynı yöndeki kutuplar bir birini iterken ters yöndeki kutuplar birbirini çekmektedir.
- Her zaman dipol olarak bulunurlar. Diğer bir deyişle, kuzey ve güneyi birbirinden ayırmak için bir mıknatısı kesemezsiniz. Yani çubuk şeklindeki bir mıknatısı ortadan ikiye bölerseniz her iki parçanın da birer kuzey ve güney kutbu oluşur. Tek bir kutup elde edemezsiniz!
- Bir mıknatısın kuzey kutbu, dünyanın kuzey manyetik kutbuna çekilirken, bir mıknatısın güney kutbu Dünya’nın güney manyetik kutbuna çekilir.
Canlılarda Manyetizma
Bazı canlı organizmalar manyetik alanları tespit eder ve kullanır. Manyetik alan algılama yeteneği magnetoception veya mahnetopsiyon olarak adlandırılır. Manyetopsiyona sahip canlıların örnekleri arasında bakteri, yumuşakçalar, eklembacaklılar ve kuşlar bulunur. İnsan gözü, insanlarda bir dereceye kadar manyetopsiyona izin veren bir kriptokrom proteini içerir.
Birçok yaratık, biyomanyetizma olarak bilinen bir süreç olan manyetizmayı kullanır. Örneğin, chitons dişlerini sertleştirmek için manyetit kullanan yumuşakçalardır. İnsanlar ayrıca, bağışıklık ve sinir sistemi işlevini etkileyebilen dokuda manyetit üretirler.
Kaynaklar:
- http://web.gps.caltech.edu/~jkirschvink/pdfs/KirschvinkBEMS92.pdf
- https://books.google.com/books?id=MgCExarQD08C&pg=PA3#v=onepage&q&f=false