Document
advertisement
2) Paramagnetik Maddeler Manyetik alan içerisine konulduğunda manyetik alan yönünde zayıf olarak mıknatıslanan maddelere “paramagnetik maddeler” denir. Atomik yapısında paylaşılmamış elektronu bulunan ve bu yüzden bir manyetik alan tarafından zayıf da olsa çekilen maddelerdir. (O) Mıknatıs Demir, nikel, kobalt gibi elementleri çekme özelliği gösteren maddelere “mıknatıs” denir. Mıknatıslardan etkilenebilen ve mıknatıs haline getirilebilen maddelere “manyetik maddeler” denir. Mıknatısın kuzey (N) ve güney (S) olmak üzere iki kutbu vardır. 3) Ferromagnetik Maddeler Manyetik alan içerisine konulduğunda çok kuvvetli olarak mıknatıslanan manyetik alan yönünü kendi yönüne çevirmeye çalışan maddelere “ferromagnetik maddeler” denir. Manyetik momente sahiptirler, manyetik alan tarafından kuvvetle çekilirler. Uygulanan manyetik alan kalktığında manyetik özelliklerini korurlar. (Fe, Ni) Aynı cins kutuplar birbirini iter. Zıt cins kutuplar birbirini çekerler. Manyetik Alan Mıknatısların etkisini gösterebildiği bölgeye “manyetik alan” denir. B ile gösterilir. Yönlü büyüklük olduğundan vektöreldir. Manyetik alanın büyüklüğü, kuvvet çizgilerinin sık olduğu bölgelerde büyük, seyrek olduğu yerlerde ise küçüktür. Bu çekme ya da itme kuvveti, Kutup şiddetleri ile doğru, Aralarındaki uzaklığının orantılıdır. karesi ile ters Manyetik Alan Çizgileri Fk Birim şiddetteki kutba etkiyen kuvvetin şiddetine “manyetik alan” şiddeti denir. m1.m 2 d2 ( k = 9 10 -7 N Amp 2 ) Cisimlerin manyetik alan içindeki etkilenmeleri farklı farklıdır. Bunu üç durumda inceleyebiliriz: 1) Diamagnetik Maddeler Manyetik alan içerisine konulduğunda manyetik alana zıt yönde zayıf olarak mıknatıslanan cisimlere “diamanyetik maddeler” denir. Atomik yapısında paylaşılmamış elektronu bulunmayan ve bu sebeple bir magnetik alan tarafından çekilmeyen veya hafifçe itilen maddelere (Cıva) 1 Manyetik alanın yönü N kutbundan S kutbuna doğrudur. Alan çizgileri hiçbir zaman birbirini kesmezler. Manyetik alan çizgileri bir yerde başlayıp bir yerde bitmezler, daima kapalı eğriler çizerler. N kutbundan çıkan çizgi sayısı S kutbuna giren çizgi sayısı birbirine eşittir. Bu çizgilerin tamamına mıknatısın “manyetik tayfı denir. 3) Etki ile mıknatıslanma Bir mıknatıs demir tozlarına temas etmeden yaklaştırılırsa, demir tozlarını çeker. Demir tozları da mıknatıslık özelliği göstermeye başlar. Mıknatıslar her zaman çift kutupludur. Bir mıknatıs iki parçaya ayrılırsa ayrılan her bir parça da çift kutuplu olur. 4) Elektromıknatıs Geçici Mıknatıs Elde Etme Yolları Elektrik akımı geçen bir bobinin içine demir çubuk konulursa çubuk mıknatıslık özelliği gösterir. 1) Sürtünme ile mıknatıslanma Bir demir parçasına bir mıknatıs aynı yönde sürtülürse demir mıknatıs özelliği kazanır. Yerkürenin Manyetik Alanı Yerkürenin manyetik alanı coğrafik yönün tam tersidir. Yerkürenin coğrafik kuzeyi manyetik güneyi, coğrafik güneyi de manyetik kuzeyi gösterir. Bu yüzden pusula her zaman coğrafik kuzeyi gösterir. 2) Dokunma ile mıknatıslanma Mıknatısa dokunan bir toplu iğne mıknatıslık özelliği kazanır. 2 Manyetik Akı Bir manyetik alan içine konulan yüzeyden dik olarak geçen alan çizgi sayısına “manyetik akı” denir. Φ ile gösterilir. Birimi weber ’dir. Manyetik alanın içindeki kapalı bir yüzeyin alanı A, bu yüzeyden geçen manyetik akı Ф ise manyetik alanın şiddeti; B A 2i BT k . r weber Tesla ile gösterilir. m2 Telin üzerindeki akımın yönü manyetik alanın yönünde değişir. değiştirilirse Sağ el kuralı: Başparmak teldeki akımın yönünü gösterecek şekilde tel avuçlanırsa dört parmağın yönü manyetik alanın yönünü gösterir. Sayfa düzleminden içeri Φ = B.A Sayfa Φ = B.A.Cosα düzleminden doğru dışarı doğru Burada k=10-7N/A2, B=Tesla, N/amp.m, wb/m2 AKIM TAŞIYAN İLETKENLERİN MANYETİK ALANLARI 2) Çemberin Manyetik Alan Merkezinde Oluşturduğu 1) Düz Bir Telin Manyetik Alanı Akım taşıyan çemberin merkezindeki manyetik alan; Akım geçen bir telin etrafında bir manyetik alan oluşur. BÇ k . Sonsuz uzunlukta bir düz telin, merkezinden d kadar dik uzaklıkta, çembere teğet meydana gelen manyetik alan şiddeti; 3 2. .i r Eğer N tane çember varsa; BÇ k . Sağ el kuralı uygulanırken dört parmak selenoiddeki akımı gösterecek şekilde kavranırsa başparmak bize manyetik alanın yönünü gösterecektir. Eğer makara halka şeklinde kıvrılacak olursa “toroid” oluşur. Toroidin içindeki magnetik alan şiddeti ise; 2. .i .N r Sağ elin başparmağı akım yönünde olacak şekilde sağ el halkanın üzerine konur ve tel avucun içine alınırsa, diğer dört parmak halkanın merkezindeki alanın yönünü gösterir. B k. 2. .i .N Manyetik alan çizgileri makaranın bir ucundan girer bir ucundan çıkar bu yüzden mıknatıs gibi davranır. Bir ucu S kutbu, diğer ucu N kutbu gibi davranır. Makaranın içinde manyetik alan düzgün iken makaranın dışındaki manyetik alan düzgün değildir. 3) Selenoidin (Bobin) Oluşturduğu Manyetik Alan Manyetik Alanda Akım Taşıyan İletkene Etkiyen Kuvvet Uzunluğu ℓ , yarıçapı r olan bir silindirin üzerine N tane sargı sarılarak “selenoid” oluşturulur. Selenoidin ekseni üzerindeki manyetik alanın büyüklüğü; Düzgün bir manyetik alan içindeki akım üzerinden geçen tele bir kuvvet etki eder. BS k . 4. .i .N 4 Paralel İki Telin Birbirine Uyguladığı Manyetik Kuvvet Çok uzun ve akım taşıyan iki telden birinin, diğerinin ℓ uzunluktaki kısmına uyguladığı kuvvet; Üzerinden akım geçen tele etkiyen manyetik kuvvet; FB B.i. F B.i. Tel manyetik alana dik değilse; F1 2i BT k . r k.2.i1 .i2 . ve d F2 k.2.i2 .i1 . d F1 F2 FB B.i..Sin Eğer tel manyetik alana paralel ise manyetik kuvvet sıfırdır. Birbirlerine paralel olan tellerden aynı yönlü akım geçerse birbirlerini çekerler, akımlar zıt yönlü ise birbirlerini iterler. Yüklü Parçacıklara Etki Eden Manyetik Kuvvet FB = 0 Manyetik alana dik düzlem üzerinde belli bir hızla atılan yüklü bir cisme kuvvet manyetik bir kuvvet etki eder. Bu kuvvet; FB → Manyetik kuvvet B → Manyetik alan şiddeti i → Akımın şiddeti ℓ → Manyetik alan içindeki telin boyu θ → Akım ile manyetik alan arasındaki açı Tel üzerindeki kuvvetin yönünü bulmak için sağ el kuralı kullanılır. Avucumuzu açarız, dört parmağımız manyetik alanın yönünü, başparmağımız telden geçen akımın yönünü gösterecek olursa avucumuzun içi manyetik kuvvetin yönünü gösterir. F B.i. q q i F B. . t t v t F q.v.B Manyetik alan içine ilk hızla atılan taneciğin ivmesi, hem hıza hem de manyetik alana diktir. Dolayısıyla 5 manyetik alan içine dik olarak atılan yüklü tanecik alan içerisinde dairesel hareket yapar. Fmerkezkaç Fmagnetik q.V .B m.v 2 r Bu eşitlik kullanılarak yüklü taneciğin izlediği yörüngenin yarıçapı, hızı, yükü, periyodu ve kinetik enerjisi hesaplanabilir. r m.v q.B V q.B.r m T 2. .m q.B Ek 2 q.B.r 2.m Sağ el kuralı kullanılarak taneciğe etki eden manyetik kuvvetin yönü bulunabilir. Eğer tanecik pozitif yüklü ise dört parmak manyetik alanın yönünü başparmakta hızın yönünü gösterirse, avuç içi bize taneciğe etki eden kuvvetin yönünü gösterir. Eğer tanecik negatif yüklü ise tam tersi yön alınır. Yüksüz bir taneciğe manyetik alan içerisinde manyetik kuvvet etki etmez. Manyetik alan içerisindeki hareketsiz bir yüke manyetik kuvvet etki etmez. 6
