Fizik
> Manyetik Alan (Magnetik Kutup)
Manyetik (Mıknatıssal) Alan (Magnetik Kutup)
Vikipedi, özgür ansiklopedi
Mıknatıssal veya manyetik alan, bir mıknatısın mıknatıssal özelliklerini gösterebildiği alandır. Mıknatısın çevresinde oluşan çizgilere de, mıknatısın o bölgede oluşturduğu manyetik alan çizgileri denir. Manyetik alan çizgilerinin yönü Kuzeyden [K] Güneye doğrudur.
Çubukta ok yönünde akan akım (I) çubuğun çevresinde bir manyetik alan () oluşturur. Bu alanın yönü sağ el kuralı ile saptanır. Michael Faraday, araştırmaları neticesinde maddelerin, manyetik alana tepki verdiğini ve bu tepki sonucunda etkileşimin olduğunu ortaya koydu. Verdikleri tepkiye göre maddeleri üç grupta toplanabildiğini gösterdi:
Bir mıknatısta:
- Diyamanyetik maddeler: Zayıf bir şekilde etkilenenler; Bağıl manyetik geçirgenlikleri µr < 1 olan bu tür maddeler, güçlü bir manyetik alana dik şekilde kendilerini yönlendirirler. Diyamanyetizma, tek sayıda elektronlara sahip ve tamamlanmamış içi kabuğu olmayan maddelerde görünür. Radyum, potasyum, magnezyum, hidrojen, bakır, gümüş, altın ve su diamanyetik gruba girerler.
- Paramanyetik maddeler: Bağıl manyetik geçirgenlikleri µr > 1 olan bu tür maddeler, güçlü bir manyetik alana paralel şekilde kendilerini yönlendirirler. Paramanyetizma çift sayıda elektronlara sahip maddelerde görülür. Hava, alüminyum ve silisyum paramanyetik gruba girer.
- Ferromanyetik maddeler: Kuvvetli bir şekilde mıknatıslardan etkilenen maddelerdir, Demir, nikel, kobalt ve alaşımlarını içeren maddeler bu gruba girer.
Manyetik Kutuplar
- Aynı işaretli kutuplar birbirini iterlerken, zıt işaretli kutuplar birbirini çekerler.
- İtme ya da çekme kuvvetleri kutup şiddeti ile doğru, aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.
- Elektriksel yük konusundaki Coulomb Kuvveti gibi kutupların birbirlerine uyguladıkları manyetik kuvvet skaler olarak birbirine eşit, fakat zıt yönlüdür.
- Bir mıkantısın ikiye bölünmesi sonucu bölünen her bir parçanın K, G biçiminde yeniden kutuplaştığı görülür. Buradan çıkaracağımız sonuç, atomik boyutlara inildiğinde dahi tek kutuplu mıknatıs elde edilemeyeceğidir.
Bir mıknatısı kütle merkezinden astığımızda bir ucunun kuzeyi diğer ucunun güneyi gösterdiğini gözleriz. Kuzeyi gösteren uca mıknatısın kuzey kutbu [N], güneyi gösteren uca ise mıknatısın güney kutbu [S] denir. Mıknatısın aynı kutupları birbirini iter, zıt kutupları ise birbirini çeker.
Pusula bir noktadaki manyetik alanın yönünü gösterir. Pusula ince bir mıknatısın bir iğne üzerinde serbestçe dönebilmesiyle oluşur. Bir mıknatıs pusulaya yaklaştırıldığında pusula iğnesi sapma yapar.
Pusula iğneleri manyetik alan çizgilerine paralel dururlar. Yerin Manyetik Alanı
Yerin Manyetik Alanı yaklaşık bir çift kutuptur. Coğrafi olarak da kuzey ve güney kutuplar olarak adlandırılırlar.
Yerin manyetik alanı, dünyanın sıvı dış çekirdeğindeki konveksiyon akımları ile oluşur. Dış çekirdekteki konveksiyon hareketleri, zaman içinde manyetik alanı oluşturur. Bu konveksiyon hareketlerinin dünyanın oluşumundan beri meydana geldiği düşünülmektedir. Yeryüzü çekirdeğinin içi katı , dışı sıvı demir termal hareketlerle kendi manyetik alanlarını oluşturur. Atomların yeterli bir güçle ve düzenli bir şekilde yer değiştirmesi ve yönlendirmesi kalıcı mıknatıslanmaya neden olduğundan dünyanın kabuğunda kalıcı mıknatıslanma yaratır. Dünyayı, etrafı manyetik alanla çevrelenmiş büyük küresel bir mıknatıs gibi düşünebiliriz.
Dünya manyetik alanı, kuzey ve güney kutupları olan, merkezde yerleşmiş bir dipol mıknatıs çubuk olarak ta tanımlanır. Dünyanın dönüş ekseni ile dipolün ekseni arasında yaklaşık olarak 11 derece fark vardır. Bu kuzey ve güney coğrafi kutuplarla, manyetik kutupların üst üste gelmediğini gösterir. Herhangi bir noktadaki yer mıknatıssal alanı, ölçülen bileşen ve yön ile belirtilir. Yerin içindeki dev mıknatıs Coğrafi kuzey-güney doğrultusuyla yaklaşık 11-15 derece lik bir açı yapacak şekilde konumlandığından pusulanın gösterdiği yön tam olarak coğrafi kuzey yönü olmayıp 11-15 derece arasında sapma yapar. Manyetik Alan Çizgileri
Sağ el kuralı olarak adlandırılan yöntem, çeşitli mıknatıslarda ve içinden akım geçen tel çubuklarda akımın, kuvvetin ve manyetik alanın yönünü bulmamıza yardımcı olur.
- Manyetik alan çizgileri mıknatısın N kutbundan S kutbuna doğrudur.
- Sürtünme yolu ile, dokunmayla ve etki ile geçici mıknatıslık elde edilebilir.
Manyetik akı
Birim yüzeyden geçen manyetik alan çizgileri sayısının ölçüsüne manyetik akı denir.
Düzgün B manyetik alanına konulmuş bir yüzeyde N ile gösterilen ve yüzeye dik gelen vektör yüzeyin normalidir. B vektörü mıknatıssal alanın yönünü gösterir.
Yanda verilen şekilin manyetik akısını bulmak için;
Em.akı= B.Alevhanın alanı.cosa formulü kullanılır.
Manyetik alanın ortamdan geçişi
- Yumuşak demir gibi maddeler ferromanyetiktirler; mıknatısın kutupları arasına yerleştirildiklerinde manyetik alan çizgilerini sıklaştırırlar.
- Manyetik alan çizgilerini zayıflatan maddeler manyetik özellik göstermemektedirler.
Etiketler:
- manyetik alan formulu
- manyetik alan nasil olusur
- manyetik alan nedir nasil olusur
Manyetik alanın kaynağı olarak da manyetik yükün bir manyetik alan yarattığı ve bu alanın diğer manyetik yüklere etki edebileceği beklenebilir. Bazı teorilerde manyetik tek kutuplar olarak adlandırılan bu manyetik yüklerin varlığı henüz doğrulanmamıştır. Peki öyleyse manyetik alan nasıl oluşur? Bu sorunun 2 yanıtı vardır :
1) Elektriksel olarak yüklü parçacıklar (bir teldeki elektronlar gibi) manyetik alan yaratırlar.
2) Elektron gibi elemanter parçacıklar civarlarında bir manyetik alana sahiptirler yani bu alanlar, bu tür parçacıkların kütlesi ve yükü gibi temel özelliklerinden biridir.
Bir noktadaki E elektrik alanını bu noktada hareketsiz olarak bulunan bir test yükü koyarak ve yüke etki eden elektriksel kuvvet Fe’i ölçerek belirlemiştik :
Eğer manyetik tek kutup olsaydı, B’yi de benzer şekilde tanımlayabilirdik. Böyle parçacıklar olmadığından, B’yi elektriksel olarak yüklü hareket eden parçacıklara etki eden manyetik kuvvet cinsinden tanımlayacağız :
Bu bağıntı, bir manyetik alan içerisinde hareket eden çeşitli yüklü parçacıkların hareketleri ile ilgili deneyler sonucunda elde edilmiştir. Bu deneylerin sonuçları yani bir anlamda, bir B manyetik alanında hareket eden yüklü bir parçacığa etkiyen manyetik kuvvetin (Eşitlik 1) özellikleri şöyle sıralanabilir :
1) Parçacığa etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğü FB, parçacığın yükü ile orantılıdır.
2) FB manyetik kuvvetin yönü ve büyüklüğü, parçacığın hızına ve B manyetik alanının büyüklüğü ve yönüne bağlıdır.
3) Yüklü bir parçacık manyetik alan vektörüne paralel hareket ettiği zaman ona etkiyen manyetik kuvvet sıfırdır.
4) FB manyetik kuvvet, v ve B’nin bulunduğu düzleme diktir.
5) Pozitif bir yüke etki eden manyetik kuvvet, aynı yönde hareket eden bir negatif yüke etkiyen kuvvetin yönüne zıttır.
6) Eğer parçacığın hız vektörü, manyetik alan ile q açısı yaparsa, parçacığa etki eden manyetik kuvvetin büyüklüğü sinqile orantılıdır.
Eşitlik 1’deki v x B vektörel çarpımının sonucu v ve B’ye dik olan bir vektördür. Şekil 1’de gösterilen sağ el kuralı sağ elin dört parmağı avuç içi B’ye bakacak şekilde v’nin yönünde yöneltilirse ve B’ye doğru bükülürse, diğer parmaklara dik olarak açılan başparmak v x B’nin yönünü gösterir. Eğer q pozitise FB, v x B’nin yönünde, negatifse v x B ileters yönlüdür.
FB’nin v’ye paralel bileşeni yoktur yani FB parçacığın hızını değiştiremez ve bu nedenle parçacığın kinetik enerjisini de değiştiremez. Manyetik kuvvet yalnızca v’nin doğrultusunu değiştirebilir.
Elektrik ve manyetik kuvvetler arasında şu önemli farklılıklar vardır :
1) Elektrik kuvveti, her zaman elektrik alanına paralel, buna karşın manyetik kuvvet manyetik alana dik olarak etkir.
2) Elektrik kuvveti, yüklü parçacığın hızından bağımsızdır. Halbuki, manyetik kuvvet yalnızca yüklü parçacık hareket halinde ise ona etki edebilir.
3) Elektrik kuvveti yüklü bir parçacığın konumunu değiştirerek iş yapar, buna karşın kararlı bir manyetik alandan kaynaklanan manyetik kuvvet parçacık yer değiştirdiğinde iş yapmaz yani v hızı ile hareket eden bir yüke etki uygulanan manyetik alan onun hız vektörünün yönünü değiştirebilir ancak hızın büyüklüğünü ya da kinetik enerjisini değiştiremez.
Manyetik kuvvetin büyüklüğü ;
olarak yazılabilir. Eşitlik 2’den manyetik alanın SI birimi;
Tesla (T)’dır. CGS birim sisteminde ise manyetik alan birimi Gauss (G)’dur.
1 T = N / C.m/s = N / A.m
Tablo’da bazı durumlardaki manyetik alanlar verilmiştir.
Manyetik Alan Çizgileri
Elektrik alan için yaptığımız gibi, manyetik alanı da alan çizgileri ile temsil edebiliriz. Benzer kurallar uygulanır yani;
1) Bir manyetik alan çizgisinin herhangi bir noktasındaki teğetinin doğrultusu o noktada B’nin doğrultusunu verir.
2) Alan çizgilerinin uzaklığı B’nin büyüklüğü hakkında bilgi verir. Alan çizgilerinin birbirine daha yakın olduğu yerde manyetik alan daha şiddetlidir.
Şekil 2 çubuk şeklindeki kalıcı bir mıknatısın yarattığı manyetik alan çizgilerini göstermektedir. Bu çizgilerin hepsi mıknatısın içinden geçer ve kapalı halkalar oluştururlar (şekilde gösterilmemiş olsa da). Bir çubuk mıknatısın dışındaki manyetik alanın en güçlü olduğu bölge mıknatısın uçlarıdır, bu kısımlar alan çizgilerinin en yakın olduğu kısımlardır.
Manyetik alanın doğrultusu olduğundan, alan çizgileri mıknatısın bir ucundan girer, diğer ucundan çıkar. Mıknatısın alan çizgilerinin çıktığı ucu kuzey kutbu, çizgilerin girdiği ucu güney kutbuolarak adlandırılır. Zıt kutuplar birbirini çeker, aynı kutuplar birbirini iter.
ÖRNEK: 18mT büyüklüğündeki bir manyetik alanla 62o açı yaparak giden bir protonun hızı 4.4 x 106m/s’dir. Proton üzerindeki manyetik kuvvetin (a) büyüklüğünü, (b) Eğer protona etki eden tek kuvvet buysa protonun ivmesi ne kadar olduğunu bulunuz.
a) FB = |q|vBsinq = (1.6x10-19C)(4.4x106m/s)(0.018T)Sin62o= 1.1 x10-14N
b) Newton’un ikinci yasasından;
a = F/m = 1.1 x10-14N / 1.7 x10-27kg = 6.5x1012m/s2
Alıntı
YERİN MIKNATISLIĞI
Dünya'nın manyetik bir alana sahip olmasından kaynaklanan özellikler bütünü. Yerin manyetik özellikler göstermesi eskiden beri bilinir. Doğal mıknatıs taşının bir iple asıldığında hep belli bir konum alması, pusulanın temel ilkesidir (ilk pusula gemicilikte ancak 1100 yıllarında kullanılmıştır). Ancak yerin coğrafî kuzey-güneyiyle manyetik kuzey-güneyi çakışık değildir ve pusula yalnızca manyetik kuzey-güney doğrultusunu gösterir. Yerin manyetik alanı esas olarak merkezindeki ergimiş metal çekirdek içindeki elektrik akımlarına bağlanır. Bu manyetik alana iyonosferdeki akımlar ile Van Allen Kuşakları'nın da katkısı vardır. Yüklü parçacıklardan oluşan kozmik ışınlar, yerin manyetik alanında sapar ve bu olay, yeryüzüne ulaşan kozmik ışınların dağılımını etkiler. Kayaçların mıknatıslığına ilişkin incelemeler, yerin manyetik alanının geçmişte birçok kez yön değiştirdiğini göstermektedir.
MsXLabs.org & Morpa Genel Kültür Ansiklopedisi
Dünya Manyetik Fırtınanın Etkisi Altında
Bilim adamları Güneş'te meydana gelen patlamaların ardından, Dünya'nın kısa süre sonra güçlü bir manyetik fırtınanın etkisi altına gireceğini açıkladı.
Uzmanlar, insanlara doğrudan bir zararı olmamakla birlikte, manyetik fırtınanın elektrik şebekelerini, uçuş rotalarını ve bazı uydu izleme sistemlerini etkileyebileceği uyarısında bulunuyorlar.
Amerikan Uzay Hava Tahminleri Merkezi, 'son beş yılın en kuvvetlisi' olarak niteledikleri manyetik fırtınanın TSİ 08:00–12:00 arasında en güçlü seviyesinde olacağını belirtiyorlar.
Manyetik fırtınanın etkisinin en fazla kutup bölgelerinde hissedileceği bildirilirken, fırtınanın yol açtığı radyasyon nedeniyle Kuzey ve Güney Kutbu üzerindeki uçuş rotalarında değişiklikler yapılmasının gerekebileceğini belirtiyorlar.
Uzmanlar saatteki hızı 6,5 milyon kilometreyi geçen manyetik fırtına nedeniyle son 24 saatte uzayda ilginç değişimler gözlendiğini belirtiyorlar.
Manyetik fırtına nedeniyle kuzey ve güney ışıkları olarak bilinen doğa olayları kutup bölgelerinin çok ötesinde görülebilecek.
Güneş'te patlamanın meydana geldiği bölgenin fotoğrafları, yoğun bir manyetik hareketliliğe işaret ediyor.1972 yılında yaşanan bir manyetik fırtına, Amerika Birleşik Devletleri'nin bazı eyaletlerinde şehirlerarası telefon hatlarının işlemez hale gelmesine neden olmuştu.
Kaynak:BBC Türkçe(08 Mart 2012,08:43)
Dünya'nın Manyetik Alanı Kaydı
Üzerinde yaşadığımız, yaklaşık 4 milyar 650 milyon yıl yaşındaki Yeryuvarında, akkor yerin soğuyup katılaşarak kabuk tutması yaklaşık 2 milyar yıldır sürmektedir. 6372 km çapı olan Yer'in üzerindeki bugün ki kabuğun kalınlığı 5 ile 150 km'ye varmıştır. Kabuğun altındaki henüz soğumamış bölümün içindeki yüksek sıcaklıktaki sıvı taştaki sıcaklık, basınç ayrılığı sonucunda oluşan çevrim akımları, üzerindeki yüzen katı kabuğu yüzdürüp parçalayıp, kırarak depremleri oluşturmaktadır. Parçalanan bölümler bir yerde birbirinin üzerine çıkarken, başka yerde birbirinin altına dalmakta, ya da çarpışıp yükselmekte, kimi yerde sıkışıp daralmakta, kimi yerde ise açılıp genişlemektedir.
Yeryuvarı, diri olan yaşamını Güneş'ten doğduğu günden beri sürdüre gelmektedir. Kişioğlu, var olduğu yaklaşık 15 milyon yıldır, depremlerle birlikte yaşamakta, o günden beri depremlerin işleyişini, Yer'in başka başka davranışlarını bilimsel araştırmalarla anlamaya, deprem olmadan önce bilmeye, belirtilerini kavramaya çalışmaktadır.
Depremlerin kestirilmesi üzerine çalışmalar bundan yaklaşık iki bin yıl önce ilkin eski Çin'de başlamıştır. Yerin içindeki kapar(manyetik) alanın varlığı 15. Yüzyıldan beri bilinirken, çekim(gravite) alanı 17. Yüzyıldan beri fiziğin ilkeleri ve Isaac Newton'un çekim yasasına göre tanımlana gelmiştir. F= G(m x M)/r2
M ile m gibi iki kütle arasındaki çekim, F, aralarındaki r-uzaklığının karesiyle ters oranlıdır. Bu tanım bir k-durağanı ile çarpılır. Bu G-Yer çekimi durağanı değişmez bir sayıdır. F Newton ( N ), m ve M kilogram(kg), r Metre (m), G durağanı yaklaşık olarak,G = 6,674215 ±0,000092 10-11 m3 kg-1 s-2'dır. G ilk kez İngiliz bilim adamı Henry Cavendish tarafından Newton'dan 70 yıl sonra Kavendiş(Cavendish) denge yöntemiyle bulunmuştur.
Kaynak : Popüler Bilim (Temmuz 2012,Sayı : 215)
Mira07:04, 22 Ağustos 2013
Manyetik Alan
MsXLabs.org & MORPA Genel Kültür Ansiklopedisi
Manyetik bir kutbun çevresinde ya da üzerinden elektrik akımı geçmekte olan bir iletkenin çevresinde oluşan ve manyetik akı içeren kuvvet alanı. Böyle bir alanda elektrik yükleri, hızlarıyla orantılı ama bu hıza dik bir kuvvet etkisinde kalırlar. Manyetik alanın şiddeti H simgesiyle gösterilir ve amper/metre cinsinden ölçülür.
Hızlı Cevap
Benzer Konular