Manyetik kutup özelliğine sahip, demir-nikel-kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir. U şeklinde bükülmüş bir metal parçasından oluşur. Mıknatısın karşılıklı uçları manyetik çekme ve itme kuvvetlerinin merkezidir. İki uca, mıknatısın iki kutbu denir.
Mıknatıslar genelde üç sınıfa ayrılır:
- Doğal mıknatıs: İçerisinde manyetit adı verilen demir oksit bileşiği içeren kayaç doğal mıknatıstır. Çekme ve itme kuvveti mıknatısın kendisinde vardır.
- Yapay mıknatıs: Kullandığımız mıknatıslar yapay mıknatıslardır. Mıknatıslar kullanım alanlarına göre farklı şekil ve büyüklükte yapılır. Yapay mıknatısların yapımında daha çok demir ve çelikten faydalanılır. Bu mıknatıslar yapay vasıtasıyla manyetik mıknatıs özelliği kazanırlar. Ya devamlı veya geçici bir zaman içinde mıknatıs durumuna gelirler.
- Elektromıknatıs: Ham demir çubuk etrafına sarılmış geçirgen bir sargı (selenoit) dan elektrik akımı geçmesi durumunda meydana gelirler.
Mıknatıslar ve Özellikleri
Mıknatısın kuzeyi gösteren ucu N ve güneyi gösteren ucu S ile gösterilir. N ve S harfleri kuzey (North) ve güney (South) sözcüklerinin İngilizce karşılığının ilk harflerinde gelmektedir.
- Mıknatısın zıt kutupları (N ve S) birbirini çeker.
- Mıknatıslarda (N ile N) ve (S ile S) kutupları birbirini iter.
- Her mıknatısın çevresinde manyetik alanı vardır.
- Mıknatısın manyetik alan kuvvet çizgileri kuzey kutbundan çıkar, güney kutbunda son bulur.
- Bir mıknatıs bölündüğü zaman tüm mıknatıs parçaları da (N ve S) kutupları meydana gelir.
- Dünyamızın mıknatıs özelliği vardır. Bundan dolayı pusula ile yönümüzü buluruz.
- Bazen sihirbazlar, gösterilerinde mıknatıs kullanırlar.
- Mıknatıslarla deney yapmak istediğimizde, çevremizde bankamatik kartı , cep telefonu, TV, bilgisayar ekranı gibi cihazlar olmamalıdır. Zira mıknatıs bu cihazlara zarar verebilir.
Mıknatısı Bölmek; Çubuk şeklinde olan bir mıknatıs ikiye bölündüğünde meydana gelen mıknatıs parçaları yine N–S kutuplu mıknatıs özelliği taşır. Bölme işlemi atomik boyuta kadar devam ettirildiğinde de yine mıknatıs özelliği devam eder. Yani tek kutuplu mıknatıs elde edilemez.
Mıknatıs teorileri: “mıknatısın moleküler teorisine” göre; mıknatıs olmayan fakat mıknatıs olma özelliğine sahip olan bir cisimde (–) ve (+) kutuplar bulunur. Cismin içindeki kutuplar cismin mıknatıs olmadan önce molekül halinde ve düzensiz gruplar şeklindedir. Manyetiklik özelliği kazandığı zaman, cismin içindeki moleküller düzene girer. (+) kutuplar (kuzey) ve (–) kutuplar (güney) zıt yönde toplanırlar. Bu durumda tek bir manyetik alan ve tam bir manyetik kutupluluk elde edilir. Modern elektron teorisi de birazda olsa aynı noktaları kabul eder fakat, yük fikrini bırakır. Domain veya atom gruplarından oluşan tanecik fikrine ağırlık verir. Manyetiklik durumunun nedenini atom ve moleküllerin manyetik momentlerine ve dış tatbiki kuvvetle cismin içindeki manyetik kuvvetin paralelleştirilmesine bağlar.
Manyetostatik: Kuzey ve güney kutuplardan çıkan veya giren kuvvet çizgilerine (flux) adı verilir. Çubuk mıknatıs da, bu kuvvet çizgileri kuzeyden güneye doğru yönelir. U mıknatısta veya iki çubuk mıknatıs da aynı durum vardır. İki mıknatıs arasındaki çekme kuvveti, evrensel yerçekimi kanununa benzer. Mıknatısın kuvveti ve uzaklık faktörü önemlidir, bunu 1785 yılında Charles Augustin de Coulomb fark etmiştir.
İki adet ince ve hafif mıknatıs çubuğu birbirine paralel durumda ortalarından asıldığı zaman, birinin kuzeyinin diğerinin güneyine doğru döndüğü, eğer zorla aynı kutupları birbirine yaklaştırılsa, bırakıldığı zaman zıt kutupların birbirilerini çektiği, aynı kutupların birbirini ittiği görülür. Bilindiği üzere çelik ve demir gibi cisimler mıknatıs tarafından çekilir. Bakır, alüminyum, çinko gibi madenlerden oluşan cisimler çekilmez. Aralarındaki fark manyetik permeabiliteden oluşur. Manyetik alan tarafından kuvvetle çekilen veya çabucak mıknatıslık özelliği kazanabilen cisimlere Ferromanyetik cisimler denmektedir. Bunlar arasında nikel, demir, kobalt, çelik ve manganezin bazı alaşımları sayılabilir.
Manyetik çekme kuvvetine az yanıt veren cisimlere “paramanyetik cisimler” adı verilir. Örneğin dökme demir, ferro sülfat, hava, oksijen, palladyum ve ferrik sülfat böyledir. Boşluktan daha az çekilen cisimlere “diamanyetik cisimler” denir. Cam, bizmut, çinko ve antimon böyledir.
Doğal mıknatıs: İlmi adı Manyetit dir. Demiroksittir. Düzgün sekiz yüzlü kristal yapıda, demir cevheridir. İngilizler önceden mıknatısa (Lodastone) derlerdi. Mıknatıs kelimesi Latin kökenlidir. Manyes sözcüğü daha sonra “Manyesia taşı” durumunu aldı. Sonra Manyet dediler . Manyet İngilizce mıknatıs demektir.
Manyetit; kimya formülü Fe 3 O 4 (veya FeOFe 3 O 3 ) olan mineraller grubudur. Ticari miktarlarda Ural Dağları, İsveç, Norveç, Romanya, New York, Pensilvanya ve Ufah (ve filizlerin bazıları Superior Gölü bölgesinde) ta bulunur. Metal parlaklığında siyah ve saydamsız mineraldir. Sertliği 6 civarındadır. Özgül ağırlığı 4,9’dan 5,2’ye kadar değişmektedir. Mıknatıs taşı olarak da bilinir. Kuvvetli manyetik özelliğine sahiptir. Bu önemli özelliğinden dolayı eski çağlardan beri bilinmektedir. Küp şeklinde kristalleşir.
M.Ö. 4’üncü asırda felsefeci Platon, mıknatıs kutsal demiştir. Bazı topluluklarda mıknatısa tapanlar da vardı. On beşinci asra kadar böyle insanlar vardı.
İlk pusulanın keşfi ve kullanılması on ikinci asrın sonlarına doğrudur. Mıknatıs taşı tahta üzerine konur, su dolu bir kaba salınırdı. Kuzey güney hattı böyle bulunmuştu.
Doğal Mıknatıs Nasıl Elde Edilir?
Manyetik kutup özellikleri olan çelik, nikel, kobalt, nikel gibi alaşımların biri yada birkaçı yardımı ile mıknatıs haline getirilebilir.
- Yeryüzünün manyetik meridyenine, yani manyetik alana paralel duruma koyup, şiddetli ve keskin bir darbe inmesi ile.
- Bir mıknatısla temasını sağlamak yada mıknatısın herhangi bir bir kutbuna sürtmekle.
- Elektromanyetik bir alana, ferro manyetik bir cismin yerleştirilmesi ile elektrik akımı geçirmek (Selenoit yardımı ile de yapılabilir).
- Cismi ısıtmak ve soğurken dünyanın manyetik alanı yönüne çevirmek sureti ile doğal mıknatıs elde edilir.
Mıknatıs şekilleri;
Mıknatıs Nasıl Yapılır?
Mıknatıs yapımı; Mıknatıs yapımında kullanılan önemli malzemelerden biri alnicodur. Alnico, temel olarak kobalt (%30-35), nikel (%15) ve alüminyumdan (%8) meydana gelen bir maddedir. Platin kobalt alaşımları özellikle saat sanayisinde kulanılır.
Mıknatıs firmaları tarafından çubuk mıknatıs, U mıknatıs, yuvarlak mıknatıs, at nalı mıknatıs, halka mıknatıs, kare mıknatıs ve pusula iğnesi şeklinde mıknatıs imalatı yapılır. Mıknatıs çeşitleri ve özelliklerine göre de mıknatıs fiyatları belirlenmektedir.
Mıknatıs Çeşitleri
Çubuk Mıknatıs
Bir ucu pozitif, öbür ucu negatif olan, silindir yada dikdörtgen çubuk şeklini alabilir. U mıknatıs yada at nalı mıknatısın iki ucu, zıt kutuplar durumundadır. Ancak çubuk mıknatısa göre zıt kutuplar birbirine daha yakındır. U mıknatıslarının kullanıldığı yerler; d arsonval galvanometre, manyeto jeneratörler, spidometreler sıralanabilir. U mıknatısların kutupları arasında tel sargının rotasyonu (dönmesi) halinde kutuplar arası kuvvet çizgileri kesilir ve elektrik akımı meydana gelir. Bir sargıdan elektrik akımı geçtiğinde, sargı U mıknatısın iki kolu arasında ise dönmeye başlar.
Çubuk mıknatıslar neodimyum mıknatıs ve seramik mıknatısların, paslanmaz çelik boru içine dizilmesiyle meydana getirilir. Bundan dolayı çubuk veya bar mıknatıslar adını almışlardır. Kullanıldığı yere göre istenilen ölçüde yapılabilir ve isteğe göre her iki ucu da kapatılabilir, bağlantı uçları açılabilir veya saplama yapılabilir. Çubuk mıknatıslar; kanal, boru, boşaltım kovanları gibi alanın dar olduğu yerlere tek veya çok barlı olarak tasarlanmaktadır. Bar sayısı, mıknatısın cinsi ve biçimi, ürünün akış kapasitesine, uygulama yerine, demir içeren maddelerin yoğunluğuna ve temizliğine göre değişir.
Birleşik Mıknatıs yada Manyetik Batarya
Tipleri aynı olan mıknatıslar da, eş kutupları üst üste gelecek biçimde çoğaltılır. Bu durumda kutup kuvveti arttırılır.
Elektromıknatıs
Elektromıknatıslar, yalıtılmış ince kabloların ham demire sarılıp, kablolardan akım geçirilmesiyle oluşur. Bu sistemin mıknatıslık özelliği elektriğe bağlı olduğu için anında elektrik kesip, mıknatıslık özelliği ortadan kaldırılabilir. Tersi de olabilir. Örneğin kapı zilleri, talaş nakliyatı, telgraf cihazları gibi daha birçok uygulama sahası olan elektromıknatıslarda kalıcı bir mıknatıslık özelliği aranmaz.
Pusula da bir mıknatıstır; 1600 yılında İngiliz William Gilbert tarafından yazılmış olan “De Mangnete, Manyeticis Que Corporibus” kitabında da anlatıldığı gibi, arzın kendisi büyük bir kürevi mıknatıs olarak kabul edilebilir. Arzın toplam manyetik alanı, 800 milyar kere milyar paund ağırlığındaki çubuk mıknatısın, arzın merkezine konulduğu zaman ortaya çıkan manyetik alana eşittir. Arzın bu manyetik alanı yardımında yön tayini mümkün olabilmektedir. Basit bir çubuk mıknatıs, yatay olarak ortasından geçirilen bir ip yardımııyla asıldığında veya su üzerinde yüzen bir tahtanın üzerine konulduğunda, kuzey güney yönüne paralel duruma geldiği görülür. Pusula, ortasında hassas bir iğneyle dengede duran mıknatıstan meydana gelmiştir. Bu da serbest kalan diğer mıknatıslar gibi, manyetik meridyene paralel duruma gelir. Kuzey kutbunu gösteren uca kuzey ucu, diğerine de güney ucu denir. Bu uçlar (+) ve (–) uçlardır. Dünyanın manyetik meridyeninin haritası vardır. İzogonik hatlar hakiki coğrafi kutuplar hattından sapmaları gösterir.
Manyetik bir pusula ibresini bozan nedenler;
- Başka manyetik cisimlerin etkisi.
- Ani sert bir darbe.
- Manyetik meridyenindeki düzenli veya düzensiz sapmalar. Bunların nedenleri güneş yada toprağın manyetik etkileridir.
- Yeryüzündeki veya atmosferdeki elektrik akımı değişmeleri.
Ham demir çubuğun etrafına sarılmış geçirgen bir sargı (selenoit) dan elektrik akımı geçmesi durumunda oluşurlar. Bu sistemin mıknatıslık özelliği elektriğe bağlı olduğu için anında elektrik kesilmesinde mıknatıslık özelliği ortadan kalkar.
Kapı zilinde, radyoda, telefonda da mıknatıs vardır. Kapı zilinin yapısını elektromıknatıs oluşturur. Elektromıknatısın karşı tarafında, elektromıknatısın kutuplarına dokunmayan şerit şeklinde bir yayla tutturulan ve yumuşak demirden yapılan bir armatürü mevcuttur. Armatürün arkasında değme vidası vardır.
Zilin anahtarı kapalı duruma getirildiği zaman devreden akım geçer ve elektromıknatıs mıknatıslanır. Elektromıknatıs armatürü çeker ve tokmak çana vurur. Tokmak çana vururken armatür değme noktasından ayrılacağı için, devredeki akım kesilir. Akım kesilince elektromıknatısın çekme özelliği kaybolacağı için tokmak geriye gelir. Armatür yay vasıtasıyla değme vidasına değdiğinde, devre kapanır ve zil yeniden çalar.
Neodyum Mıknatıs
Neodyum mıknatıslar süper mıknatıslar olup, güçlü çekim alanları vardır. Neodymium mıknatıslar küçük olmalarına rağmen çok daha fazla manyetik alan meydana getirirler (yani güçlüdürler.)
Manyetik özellikleri olan neodyum mıknatıs en güçlü manyetik materyaldir. Neodymium (Neodyum) mıknatıslar, dünyada en güçlü mıknatıslar olarak bilinir. Neodim mıknatıslar günümüzde çok gelişmiş uygulamalarda kullanılmaktadır. Ferrit, Alniko ve SMco gibi otomobil endüstrisi, elektrik motoları, petrokimya endüstrisi ve manyetik sağlık ürünleri gibi çok çeşitli kullanım alanları vardır. Küp, silindir, blok, disk ve özel çeşitli şekillerde üretimi yapılmaktadır. Kullanım alanına göre farklı kaplamalar yapılır. ( Nikel, Çinko, epoksi, kalay, krom, gümüş, altın).
Mıknatısın Kutupları
Mıknatıs uçları, itme ve çekme özelliklerine sahip olmakla birlikte en yoğun olduğu bölgelerdir. Bir mıknatısın iki kutbu vardır. N ve S uçlarına mıknatısın kutupları denir. Mıknatısın çekme özelliği en çok olan uç kısımlarına kutup adı verilir. Şekli nasıl olursa olsun mıknatıslar da iki tane kutup bulunur. Bir mıknatıs parçalara bölündükçe her bir parça yine iki kutuptan oluşan bir mıknatıs özelliği gösterir. Ortadan asılan mıknatısın kuzey tarafa yönelen ucu kuzey (N) kutbu, diğeri güney (S) kutbudur. Bu iki kutupta aynı çekme özelliği vardır. Mıknatısın en küçük parçası yine mıknatıstır.
Farklı iki mıknatıs birbirlerine yaklaştırıldığında aynı kutupların (N-N ya da S-S) birbirini ittiği, zıt kutupların (N-S ya da S-N) ise birbirlerini çektiği görülür.
Mıknatısın Özellikleri Nasıl Kaybolur?
- Mıknatısa şiddetli ve keskin bir darbe ile vurmak.
- Mıknatısın oksitlenmesi (paslanması).
- Bir mıknatısa temas ettirmek veya mıknatısın bir kutubuna sürtmek.
- Mıknatısın aşırı sıcaklıkta kalması.
- Cismi ısıtmak ve soğurken yeryüzünün manyetik alanı yönüne çevirmek.
Mıknatısların Kullanım Alanları
Mıknatıs nerelerde kullanılır? Günümüzde mıknatısın kullanım alanları çok farklıdır. Kullanılan mıknatıs çeşitleri her boyut ve şekilde olabilir.
- Elektrik santrallerinde jeneratörlerde elektrik enerjisi elde etmek için mıknatıs kullanılır.
- Elektrik motorları, kapı zili, telgraf, cep telefonu mıknatısla çalışır.
- Pusula yaparken mıknatıs kullanılır.
- Sıvılar içindeki demir bileşiklerinin ayrılmasında mıknatıs kullanılır.
- Çöplerin içinde bulunan bazı metal maddeleri, ayrıştırmak için mıknatıs kullanılır.
- Voltmetrede de mıknatıs kullanılır
- Oyuncak yapımında mıknatıs kullanılır.
- Endüstride, hurda yığınlarının arasından demir parçalarını ayırmak için tekerlekli mıknatıs kullanılır.
- Vinçler de ise ağır cisimleri kaldırmak için elektro mıknatıs kullanılmaktadır.
- Kil temizleme de mıknatıs kullanılır
- Cam kumu temizlemek için mıknatıs kullanılır.
- Buzdolaplarının kapağının kapanması için mıknatıs kullanılır.
- Radyo, televizyon vb gibi elektronik cihazların yapımı sırasında mıknatıs kullanılır.
- VHS videolar, kasetler, bilgisayarların içindeki floppy diskler ve hard diskler de kullanılır.
- Kredi ve ATM kartları, televizyon ve bilgisayar monitörleri, hoparlör ve mikrofonlar, elektrikli motor ve jeneratörler, transformatörlerde de mıknatıs kullanılır.
Sözlükte Mıknatıs Ne Demektir?
1. Demiri ve daha başka kimi metalleri çeken demir oksit.
2. Demiri çekme özelliği taşıyan ya da sonradan bu özelliği kazanan her türlü madde.
Mıknatısın kökeni Arapçadır. İngilizcesi n. magnet