Soru: mıknatıslar nasıl hareket eder ?
Soru: mıknatıslar nasıl hareket eder ?
Cevap: Mıknatıslar Hakkında Genel Bilgi
Mıknatısın ilk kez Manisa yakınlarında bulunduğu sanılmaktadır. Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir.mıknatısın çektiği maddelere manyetik madde, çekmediği maddelere ise manyetik olmayan madde denir. Mıknatısın manyetik maddelere uyguladığı çekim kuvveti, manyetik kuvvettir. Bir mıknatısın iki kutbu vardır. Mıknatısın kuzeye yönelen ucuna kuzey kutup, güneye yönelen ucuna güney kutup denir. Kuzey kutup N, güney kutup S sembolü ile gösterilir.
Mıknatısın uç kısımlarındaki manyetik kuvvet diğer bölgelerine göre daha fazladır. Bilim insanları bir mıknatısın çekim etkisinin fazla olduğu bölgeleri mıknatısın manyetik kutupları olarak nitelendirir.
Bir mıknatıs ne kadar bölerseniz bölün manyetik özellikleri hiçbir zaman kaybolmaz. Bir mıknatıs çok küçük parçalara bölünse bile mıknatıs özelliği sürer.
Mıknatısların aynı kutupları birbirine yaklaştırılırsa mıknatıslar birbirini iter. Mıknatısların zıt kutupları birbirine yaklaştırılırsa birbirini çekerler.
* Pusula iğnesi bir mıknatıstır. Yerin manyetik alanı iple asılı bir çubuk mıknatısa uygulandığı gibi pusula iğnesin de bir kuvvet uygulanır. Pusula iğnesinin kuzey kutbu yerin kuzey kutbunu gösterir. Pusula iğnesinin kutbunun gösterdiği coğrafik kuzey kutbu, manyetik güney kutbu olmalıdır. Aynı durum manyetik kuzey kutbunun bulunduğu, coğrafik güney kutbu içinde geçerlidir.
*Aynı kutuplu iki mıknatısın oluşturduğu manyetik alanları mıknatısın manyetik alanıdır. Manyetik alnın büyüklüğü, manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısına bağlıdır.
**** Telefonda konuştuğumuzda sesimiz dalgalar halinde mikrofondaki diyaframı titreştirir. Diyaframdaki titreşim karbon taneciklerini ileterek karbon taneciklerinin sıkışmasını sağlar. Telefondaki elektrik akımı, karbon taneciklerinin sıkışmasına bağlı olarak az ya da çok iletilir. Elektrik akımı kablo aracılığı ile arkadaşınızın konuştuğu telefonun kulaklığına gelir. Kulaklığın bobini, mıknatıs gibi davranarak kulaklıktaki diyafaramı titreştirir. Diyaframın titreşimi de içindeki havayı titreştirir. Havadaki titreşimler arkadaşınızın kulağında ses olarak algılanır.
Kapı ziline bastığımızda devre kapanır ve devreden elektrik akımı geçer. Bobinin içindeki demir çubuk, telefon almacının kulaklığında olduğu gibi manyetik özellik kazanır ve yakınındaki paleti çeker. Paletin ucundaki tokmağı çana vurmasını sağlar. Bu sırada palet, değme vidasından ayrılarak akımın kesilmesine neden olur. Akım kesilince bobindeki demir mıknatıslık özelliğini kaybeder, paleti bırakır. Palet, yay görevini yapan çelik şerit ile tekrar değme vidasına dokunur ve yeniden akım geçer, olaylar yinelenir. Zilin tokmağı belirli aralıklarla çana vurur. Titreşimler zilin sesini oluşturur.
Telefon ve zilin çalışması elektrik enerjisinin ses enerjisine dönüştüğünü öğrendik. Bu enerji dönüşümünün gerçekleşmesinde önemli rol oynayan bobinlerin, mıknatıslık özelliği kazanmasına, elektrik akımının neden olduğunu fark etmişsinizdir.
**** Kapı zili ve telefonda olduğun gibi günümüz teknolojisinde manyetik etkilerden pek çok alanda yaralanılır. İletken bir telden akım geçtiği zaman demir tozları telin çevresine çemberler şeklinde dizilir. Demir tozlarına mıknatıslık özelliği kazandıran, elektrik akımın oluşturduğu manyetik alandır. Elektrik akımı geçen telin çevresinde oluşan manyetik alan kuvvet çizgileri aynı merkezli bir çember şeklindedir.
Bilim insanları elektrik akımının etkisiyle manyetik özellik kazanan cisimleri elektromıknatıs olarak nitelendirirler. Elektromıknatısların da çubuk mıknatıs gibi kutupları vardır. Telefon, kapı zili, elektrogitar, hoparlör, kasetçalar kafası gibi araçların yapısındaki bobinler de birer elektromıknatıstır.
Kırılan kemiklerin iyileştirilmesi için sarılabilen elektromıknatıslar kullanılır. Elektromıknatısların sağladığı ani manyetizma şokunu kırılan kemiklerin daha çabuk iyileşmesini sağladığı belirlenmiştir. Fakat bu olayın nasıl gerçekleştiği açıklanamamıştır.
Hurdalıklarda ve çelik imalathanelerinde kullanılan elektromanyetik vinçlerin her biri, dev elektromıknatıstır. Manyetik rezonans görüntüleme merkezinde hastanın vücudunu saran uzun tüp şeklinde bir makine vardır. Bu makinede iç organların üç boyutlu görüntüsünü oluşturmak için güçlü bir halkasal mıknatıs kullanılır. Bu işlemle hastaya ağrı vermeden daha önce yalnızca cerrahi müdahaleye edinilen bilgiler sağlanır.
En son tasarlanan trenlerin çalışmasında güçlü elektromıknatıslardan yaralanılmıştır. Hızları 500 km/h'e ulaşan adeta uçan trenlerin yapısında da elektromıknatıs vardır.
**** Kullandığımız elektrikli araçlardan saç kurutma makinesinin fanının pervanesinin, mutfak robotunun , matkabın delici ucunu hareketi nasıl sağlanır hiç düşündünüz mü?
Elektrik motorunun çalışması mıknatısların aynı kutuplarının birbirlerini itmesi, zıt kutuplarının birbirlerini çekmesi ilkesine dayanır. Bu olayın gerçekleşmesi için U mıknatıs ve elektrik akımının etkisiyle manyetik özellik kazanan bobin gereklidir. Elektrik motorlarında kullanılan bobine armatür adı verilir. Armatürden elektrik akımı geçerse armatürün çevresinde bir manyetik alan oluşur. Bu manyetik alan U mıknatısının manyetik alnıyla etkileşir. Armatür dönmeye başlar. Yaşamımızın bir parçası haline gelen makine ve araçların büyük kısmında elektrik motoru vardır.
**** Bir bobin içinde çubuk mıknatısın hareketiyle elektrik akımım oluşturulabilir. Bu yolla elde edilen elektrik akımına indiksiyon akımı denir. O halde indiksiyon akımı oluşturmak için ya mıknatıs sabit tutulup bobin hareket ettirilir ya da bobin sabit tutulup mıknatıs hareket ettirilir.
Bobinde oluşan indiksiyon akımının büyüklüğü; bobinin sarım sayısına, içindeki mıknatısın hareket hızına bağlıdır. Ayrıca mıknatısın yaklaşıp uzaklaşması da indksiyon akımının şiddetini değiştirir. Mıknatıs bobine yaklaştıkça indiksiyon akımının şiddeti arta, mıknatıs uzaklaştıkça azalır.
Çubuk mıknatısın hareket yönüyle oluşan indiksiyon akımını yönü birbirine zıttır. Öyleyse çubuk mıknatısı bobin içinde sürekli ileri geri hareket ettirirsek oluşan akımın yönü de periyodik olarak değişir ve iki yönlü akım elde edilir. Büyüklüğü ve yönü zamanla değişen akımlar dalgalı akım (alternatif akım) olarak adlandırılır. Alternatif akım radyo, televizyon, bilgisayar ve uzay haberleşmelerinde, günlük yaşantımızda yararlandığımız araçlarda kullanılır. Bobin içindeki mıknatısı sürekli aynı yönde ve aynı hızla hareket ettirirsek oluşan akım aynı büyüklükte ve tek yönlü olur. Bu akımsa doğru akım olarak nitelendirilir. Doğru akımın geçtiği iletkende pozitif ve negatif olmak üzere değişmeyen iki uç vardır. Doğru akım DC harfleriyle gösterilir. Diz üstü bilgisayarlarda, cep telefonlarında, şarjlı ışıldaklarda ve abralarda doğru akım kullanılır.
**** Yaşantımızda elektriğin ne kadar önemli olduğunu biliyoruz. Bu enerji gereksinimini karşılayacak sistemlerin önemli bir parçası jeneratörlerdir. Bilimde dalgalı akım üreten jeneratörler alternatör, doğru akım üreten jeneratörler ise dinamo adıyla bilinir.
Düzgün manyetik alan içinde hareketli bir bobin, indiksiyon akımı üretir. Alternatörlerde bobinin uçları komütatör de denilebilen bilezik şeklinde iki metal halkaya bağlıdır. Metal halkalar bobinle birlikte hareket ederler. Oluşan iki yönlü akım, komütatör üzerindeki fırçalardan elektrik devrelerine aktarılır. Dinamolarda ise komütatör yarım bilezik şeklinde birbirine dokunmayan iki metalden oluşur. Bobinin bir ucu metallerden birisine, diğer ucu da diğer metal parçaya bağlanır. Bobin manyetik alan içinde döndürüldüğünde oluşan elektrik akımı, komütatör üzerindeki fırçalardan elektrik devrelerine aktarılır. Bu doğru akımdır.
Elektrik enerjisini elektrik santrallerinde jeneratörler üretir. Jeneratöre gereken hareket enerjisinin kaynağına göre elektrik santralleri çeşitlidir. Ülkemizde elektrik enerjisi üretimi genellikle hidroelektrik ve termik elektrik santrallerinde yapılır.
Üretilen elektrik enerjisinin kullanım alanlarına taşınmasında enerji iletim hatlarındaki tellerin özellikleri önemlidir. Çünkü bu taşıma sırasında iletken tel üzerinde ısıya dönüşen kullanılmayan elektrik enerjisi kaybıyla karşılaşılır. Uzmanlar en az elektrik kaybı ve en düşük maliyetle enerji taşıma yolunun, yüksek gerilim ve düşük akım dengesini sağlamak olduğunu belirtiyorlar. Üretilen elektrik akımının gerilimi arttırılır ve yüksek voltajda kullanım alanlarına aktarılır. Şehir şebekesinde kullandığımız elektriğin gerilimi 220 volttur. Bu durumda yüksek voltajla taşınan elektrik akımının gerilimi azaltılarak 220 V'a düşürülmelidir. Alternatif gerilimin değerini yükselten ve düşüren araçlar transformatörlerdir. Elektrik santrallerinde, yerleşim merkezlerinin girişinde bulunan trafo merkezlerinde çok güçlü transformatörler vardır.
Transformatör, bir çelik çekirdek ve sarım sayıları farklı iki bobinden oluşur. Transformatörde gerilimin uygulandığı akım makarasına primer bobin, gerilimin alındığı akım makarasına sekonder bobin adı verilir.