Manyetik Alan Nedir?
Manyetik alan olarak nitelendirdiğimiz ve zaman zaman karşımıza çıkan kavram, hareket eden elektrik yüklerinin oluşturduğu ve kuzey-güney kutupları bulunan yapılardır. Manyetik alanların varlığı gözle görülemez ve çizgilerle ifade edilir.
Manyetik alanı daha yakından gözlemlemek için mıknatısı ele alalım. Bir mıknatıs N (North=kuzey) ve S (South=Güney) olmak üzere iki manyetik kutba sahiptir.
Manyetik alan çizgileri, mıknatısın manyetik N kutbundan çıkarak manyetik S kutbuna geri döner. Bu hareket kısır bir döngü olarak tekrarlanır ve kapalı bir döngü oluşturur.
Manyetik alanları oluşturan elektronlar, hem kendi eksenleri etrafında hem de bulundukları atomun çekirdeklerinin etrafında hareket ederler ve elektronların hareketi bir manyetik alan oluşturur. Bu sayede alan içerisinde bulunan malzemelere de manyetik özelliklerine göre bir kuvvet uygular.
Mıknatısın demir, nikel ve kobalt gibi bazı metalleri çekmesini bu duruma örnek olarak gösterebiliriz.
MANYETİK ALANIN KEŞFİ
MÖ 13. yüzyılda Çin’de pusula kullanılmaktaydı. Yunanların MÖ 800 yıllarında manyetizma hakkında bilgileri vardı. Manyetit taşının (Fe3O4) demir parçalarını çektiğini keşfettiler.
Efsaneye göre Manyetit adı, sürüsünü otlatırken ayakkabısının çivileri ve sopasının ucu büyük manyetit parçalarına yapışıp kalan Magnes adlı çobandan geliyor.
1269’da Pierre de Maricourt, doğal küresel bir mıknatıs yüzeyinin çeşitli noktalarına bir iğne yerleştirerek iğnenin aldığı yönlerin haritasını oluşturdu. Yönlerin, kürenin çap boyunca karşılıklı iki noktasından geçen ve küreyi kuşatan çizgiler oluşturduklarını gördü.
Bu noktalara mıknatısın kutupları adını verdi. Daha sonraki deneyler, şekli ne olursa olsun her mıknatısın kuzey ve güney kutup denen iki kutbu olduğunu gösterdi.
Manyetik Alan Çizgileri
Çubuk bir mıknatısın üzerine yerleştirilmiş plastik plaka yahut cam bir yüzeye serpilen demir tozları uç uca eklenerek belirli taraflara yanlışsız yönelir. Demir tozlarını bu halde yönlendiren ve aşikâr noktalarda seyrek, birtakım noktalarda sık olmasını sağlayan tesir manyetik kuvvettir. Demir tozlarının mıknatıs çevresinde sıralandığı ve çizgilendiği bu çizgilere ise manyetik alan çizgileri denir. Manyetik alan çizgilerinin bulunduğu yerlere konulan pusula iğneleri, manyetik alan çizgilerine teğet olarak yönelir. Pusula iğnesinin S kutbu N kutbuna yönelirken, N kutbu ise S kutbuna yanlışsız yönelir. Manyetik alan şiddeti alan çizgilerinin seyrek olduğu yerlerde daha küçük, sık olduğu uç noktalarda ise daha büyüktür. Manyetik alan vektörel bir büyüklüktür. Bu nedenle bir noktadaki manyetik alan, doğrultusu, şiddeti ve tarafıyla belirtilir.
Yerkürenin Manyetik Alanı
Çubuk bir mıknatısın ortasından bir iple bağlanarak asıldığında, muhakkak bir doğrultuda hareket etmesi, mıknatısa bir manyetik alanın tesir ettiğini gösterir. İşte bu alan yerin manyetik alanıdır ve yerin merkezine konmuş büyük bir çubuk mıknatısın manyetik alanıyla benzerlik gösterir. Yerin manyetik alanını gösteren başka bir olay ise pusula ibresinin ebediyen kuzey ve güney doğrultusunda olmasıdır. Pusula ibresi yer üzerinde birçok yerde coğrafik kuzey kutbunu göstermez. Bunun nedeni ise yerkürenin manyetik kutuplarının ve coğrafik kutuplarının çakışık olmamasıdır. Sapma açı olan bu açı, bulunan yere nazaran doğuya ya da batıya yanlışsız olur ve mevsimlere nazaran de değişkenlik gösterir. Çubuk mıknatısın manyetik alan çizgileri ile yerkürenin manyetik alan çizgileri birbirine emsal. Dünyanın dönme eksenine bağlı olarak küçük bir açı yapacak biçimde kuzey yarım kürede mıknatısın S kutbu, güney yarım kürede ise N kutbu varmış üzere davranır. Bu nedenle mıknatısın N kutbunu gösterdiği yere manyetik kuzey kutbu, S kutbunu gösterdiği yere ise manyetik güney kutbu denir. Yerkürenin manyetik ve coğrafik kutupları birbirinin zıddıdır.
