Manyetizma Nedir, Nerelerde Kullanılır?

Manyetizma, mıknatıslık olayı ya da diğer bir ifadeyle mıknatıslık olaylarını inceleyen bir bilim dalına verilen addır. Peki, mıknatıs nedir? Nasıl oluşur? Nerelerde kullanılır?

Mıknatıslar

M.Ö. 800’lü yıllara kadar uzanan tarihi bir geçmişi olan mıknatıs, ilk olarak Manisa’da diğer adıyla Magnesia’da bulunmuştur. Eski Yunanlılar, bazı kaya parçalarının, metalleri kendilerine doğru çektiklerini ve yapıştıklarını fark etmişlerdir. Siyah taşa benzeyen demir, çelik, nikel ve kobaltı çeken demir filizine ‘manyetit’ adını vermişlerdir. Günümüzde ise bu demir filizine mıknatıs denmektedir. Genellikle at nalı ya da çubuk şeklinde olabilen mıknatıslar; yeryüzünde doğal olarak bulunabildiği gibi yapay yollardan da üretilebilir. Doğal mıknatıslar, demir oksit (Fe2O4) bileşiğinden oluşan taşlara denir. Yapay mıknatıslar ise günlük hayatta sıkça kullanılan ve insan eliyle yapılan mıknatıs türüdür.

Mıknatıs haline getirilen ve mıknatıslardan etkilenen maddelere ‘manyetik maddeler’ denir. Bunların dışında kalan maddelere ise manyetik özelliği olmayan maddeler denir. Örneğin; kağıt, deri, cam, tahta, plastik gibi maddeler manyetik özelliği olmadığından dolayı mıknatıs tarafından çekilmezken, demir, kobalt ve nikel gibi maddeler mıknatıs tarafından çekilmektedir. Mıknatıslardan güçlü bir şekilde etkilenen ve başka bölgeye yönelen maddelere ise ‘ferromanyetik maddeler’ denir. Hareket halindeki elektrik yüklerine kuvvet uygulayan manyetik alanların şiddetleri değiştirilirse ya da bir iletken manyetik alan içinde hareket ettirilirse iletkende elektromotor kuvvet uyarılır. Uyarılan kuvvet ise iletkende akım oluşturur. Bu uyarılma olayı aynı zamanda elektrik üreteçlerinin de çalışmasını sağlar.

Manyetik Kutuplar

Mıknatıs bir çubuk üzerine serpilen demir tozlarının, çubuğun uç kısımlarının daha çok demir tozunu topladığı görülmektedir. Kutup adı verilen bu uçlar mıknatıslık etkisinin en şiddetli olduğu uçlardır. Bir ip yardımıyla ortasından asılan mıknatıs, kuzey-güney doğrultusunda hareket ederek durur. Kuzeye doğru yönelen uca kuzey kutbu (N), güneye doğru yönelen uca ise güney kutbu (S), denir. Manyetik kutupların varlığını ilk kez bilimsel olarak inceleyen ve bulan kişi olan Fransız bilim adamı Petrus Peregrinus ce Mericourt farklı kutupların birbirini çektiğini ve aynı kutupların birbirini ittiğini söylemiştir. Yerin çok büyük bir mıknatıs olduğunu anlayan William Gilbert (1540-1603) ise mıknatıs iğnesinin kuzeye yönelen ucunun kuzey yarı kürede, aşağı doğru eğilmesi durumunu açıklamıştır. Elektrik yükleri arasında olan Coulomb kuvvetine benzer bir etkileşim, mıknatıslarda da vardır. Mıknatısların birbirlerine uyguladığı manyetik kuvvetler, Coulomb kuvvetinde elektrik yüklerinin birbirine uyguladığı kuvvet gibi birbirine zıt yönde ve eşit büyüklüktedir. Çubuk bir mıknatıs ikiye bölündüğünde, bölünen her bir parça yine N ve S kutuplu küçük bir mıknatısa dönüşür. Bölme işlemi devam ettirilse dahi bölünen her parça yine iki kutuplu bir mıknatıs olup, tek kutuplu mıknatıs elde edilemez.

Yerkürenin Manyetik Alanı

Çubuk bir mıknatısın ortasından bir iple bağlanarak asıldığında, belirli bir doğrultuda hareket etmesi, mıknatısa bir manyetik alanın etki ettiğini gösterir. İşte bu alan yerin manyetik alanıdır ve yerin merkezine konmuş büyük bir çubuk mıknatısın manyetik alanıyla benzerlik gösterir. Yerin manyetik alanını gösteren diğer bir olay ise pusula ibresinin daima kuzey ve güney doğrultusunda olmasıdır. Pusula ibresi yer üzerinde çoğu yerde coğrafi kuzey kutbunu göstermez. Bunun nedeni ise yerkürenin manyetik kutuplarının ve coğrafi kutuplarının çakışık olmamasıdır. Sapma açı olan bu açı, bulunan yere göre doğuya ya da batıya doğru olur ve mevsimlere göre de değişkenlik gösterir. Çubuk mıknatısın manyetik alan çizgileri ile yerkürenin manyetik alan çizgileri birbirine benzer. Dünyanın dönme eksenine bağlı olarak küçük bir açı yapacak şekilde kuzey yarım kürede mıknatısın S kutbu, güney yarım kürede ise N kutbu varmış gibi davranır. Bu nedenle mıknatısın N kutbunu gösterdiği yere manyetik kuzey kutbu, S kutbunu gösterdiği yere ise manyetik güney kutbu denir. Yerkürenin manyetik ve coğrafi kutupları birbirinin tersidir.

Manyetik Alan Çizgileri

Çubuk bir mıknatısın üzerine yerleştirilmiş plastik plaka veya cam bir yüzeye serpilen demir tozları uç uca eklenerek belli yönlere doğru yönelir. Demir tozlarını bu şekilde yönlendiren ve belli noktalarda seyrek, bazı noktalarda sık olmasını sağlayan etki 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 doğru 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 yönüyle belirtilir.

Geçici Mıknatıs Elde Etmenin Yolları

1. Dokunma Yoluyla Mıknatıs Elde Etme

Mıknatıs, toplu iğnelere ya da demir çivilere dokundurulduğunda, her iğne bir mıknatıs haline gelir. Elde edilen bu iğne mıknatısların kutupları, mıknatısın dokundurulan ucuna göre değişir. Mıknatısın S ucuna dokundurduğumuz yer N; N ucuna dokundurduğumuz yer ise S olur.

2. Sürtünme Yoluyla Mıknatıs Elde Edilmesi

Her seferinde aynı yönde olmak şartıyla, demir bir çubuğa mıknatısın bir kutbu sürtüldüğünde, demir çubuk mıknatıs haline gelir. Bunun nedeni ise demir içinde yer alan mıknatıs çiftleri, önceden gelişigüzel bulunurken, mıknatıs sürtülmesi sırasında belirli bir düzende diziliyor olmasıdır.

3. Etki İle Mıknatıs Elde Edilmesi

Mıknatısın S ya da N kutbu demir bir çiviye yaklaştırılırsa, demir çivi etki ile mıknatıslanarak demir tozlarını çeker. Mıknatısın manyetik alanı içinde kalan demir, kobalt ve nikel gibi maddeler etki ile mıknatıslanır.

Dokunma, sürtünme ve etli ile mıknatıs elde edilmesi geçici yöntemlerdir. Mıknatıslanan maddeler bir süre sonra mıknatıslık etkisini kaybeder.

Mıknatısların Kullanım Alanları

• Mıknatısların sıklıkla kullanıldığı yerlerin başında pusulalar gelmektedir. Pusulalar, gövdesinde yer alan bir destek üzerinde dönebilecek şekilde yerleştirilen küçük bir mıknatıstan oluşur. 
  
• Radyo, televizyon ve bilgisayar gibi elektronik cihazların yapımında kullanılır. 
  
• Mikrofonlarda ve hoparlörde de mıknatıs kullanılır. 
  
• Buzdolabı kapaklarında, buzdolabı süslerinde ve bazı çantaların kapaklarında, kapanma işlevinin sağlanması için mıknatıs kullanılır. 
  
• Demir parçalarının hurda yığınları arasından ayıklanmasında kullanılır. 
  
• Kil ve cam kumu temizlemede (demirli minerallerin ayrımı) kullanılır. 
  
• Sıvı maddelerin içindeki demir bileşenlerin ayrılmasında kullanılır. 
  
• Kromit ve magnetik zenginleştirmede mıknatıstan yararlanılır. 
  
• Döküm kumlarının ve kireç taşlarının temizlenmesinde kullanılır. 
  
• Yüksek kaliteli kuvars temizlemede ve manyezit zenginleştirmede kullanılır. 
  
• Feldspat temizleme ve bor zenginleştirmede kullanılır. 
  
• Cam ve seramik sektöründe hammadde ve ara ürünlerde demir ve bileşiklerinin ayrılmasında kullanılır. 
  
• Gıda ürünlerinin proses sırasında ve öğütülmüş endüstriyel hammaddelerin demir kirliliklerinden ayırmada kullanılır. 
  
• Refrakter kalsine malzemelerin temizlenmesinde ve işlenmesinde kullanılır. 
  
• Dökümden gelen metalin ayrımında ve mineral ve sahil kumlarının değerlendirilmesinde kullanılır. 
  
• Plastik, ahşap, gıda vb. sektörlerde istenmeyen metallerin ayrılmasında mıknatıstan yararlanılır. 
  
• Kapı zilleri, cep telefonları, telgraf ve elektrik motorları da yine mıknatısla çalışmaktadır.

Mıknatıslardan birçok alanda faydalanıldığı gibi bilinen bazı zararları da vardır. Özellikle bazı elektronik eşyaları etkileyerek bozulmasına neden olabilir. Bu nedenle televizyon, bilgisayar, kredi kartı, bilgisayar monitörü, CD, USB Bellek ve DVD gibi ürünleri mıknatıslara yaklaştırmamak gerekir.