Manyetik Alan
Manyetik alan nedir?
Manyetik alan vektörel bir niceliktir. Yani yönlü bir büyüklük olup B harfi ile gösterilir. SI birim sisteminde birimi tesla (T) ile ifade edilir.
Pusulanın kutupları göstermesi nasıl gerçekleşir?
Bir bölgede mevcut olan manyetik alanın yönü o bölgede bulunan pusulanın gösterdiği yöndedir. Bir pusulanın kuzey kutbu Dünya’nın kuzey kutbunu gösterir. Bunun anlamı, coğrafi kuzey kutbunun manyetik olarak güney kutbu, coğrafi güney kutbunun ise manyetik olarak kuzey kutbu olduğudur.
Bir bölgedeki manyetik alanı temsil etmek için ne kullanılır?
Bir bölgedeki manyetik alanı temsil etmek için manyetik alan çizgileri kullanılır. Bu çizgiler hayali olup manyetik alanın ve etkilerinin daha iyi anlaşılmasına imkan sağlarlar.
Bütün mıknatıslar doğal mıdır?
Mıknatıslar doğal ortamlarda karşımıza çıkabildiği gibi yapay olarak da (elektromıknatıs) elde edilmeleri mümkündür.
Mıknatıslar sıcaktan etkilenir mi?
Bir mıknatısın mıknatıstık özelliği sıcaklıktan bağımsız değildir. Örneğin bazı sıcaklık değerlerinde (Curie sıcaklığı) maddenin mıknatıstık özelliği dönüşümsüz biçimde kaybolur.
Mıknatıslar sadece bir kutbu gösterebilir mi?
Mıknatısların aynı kutupları birbirlerini iterken zıt kutuplar ise birbirlerini çekerler. Doğada izole edilmiş tekli manyetik kutup yoktur ya da henüz gözlemlenmemiştir. Yani bir mıknatısı ikiye bölmek ayrı ayrı olarak kuzey ve güney kutuplarını izole etmiş olduğumuz anlamına gelmez. Ne yaparsak yapalım bir mıknatısı kaça bölersek bölelim daima kuzey ve güney kutupları bir arada olacaktır.
Manyetik alan çizgileri birbirini keser mi?
Manyetik alan çizgileri birbirlerini kesmezler. Genellikle düzgün, homojen bir manyetik alan derken kastedilen manyetik alan çizgilerinin birbirlerine paralel ve eşit aralıklı bir dağılım gösterdiği durumlardır.
Manyetik alanın yönü ne şekilde ifade edilir?
Manyetik alanın yönü ifade edilirken sıkça kullanılan iki gösterim söz konusudur. Bunlar sayfa düzleminden içeri ve sayfa düzleminden dışarı doğru olan manyetik alanlardır. Sayfa düzleminin dışına doğru olanlar ʘ
veya • işaretlerinden biriyle, sayfa düzleminin içine doğru olanlar ise ⊗ veya x işaretlerinden biriyle gösterilirler.
Her hangi bir noktada manyetik alanın varlığı nasıl tanımlanabilir?
Her hangi bir noktada manyetik alanın varlığı, uzayın ilgili noktasında yer alan hareketli bir test yüküne uyguladığı manyetik kuvvet cinsinden tanımlanabilir.
F = qVBsinα ifadesi bize ne anlama gelir?
Hareketli yüklü parçacıklara etkiyen manyetik kuvveti manyetik alan içerisinde hareket eden yüklü bir parçacığa etkiyen manyetik kuvvet; F = qVBsinα ifadesiyle verebiliriz.
Yüklü parçacık bir manyetik alan içerisinde hareketsiz olarak duruyor ise manyetik kuvvet neden etki etmez?
Eğer yüklü parçacık bir manyetik alan içerisinde hareketsiz olarak duruyor ise manyetik kuvvet etki etmez çünkü hızı sıfırdır.
Yüklü parçacık manyetik alan çizgilerine paralel hareket ediyor ise manyetik kuvvet etki eder mi?
Yüklü parçacık manyetik alan çizgilerine paralel hareket ediyor ise yani hız vektörüyle manyetik alan çizgileri arasında kalan açı 0° veya 180° ise, sinα değeri bu açılar için sıfır olacağından yüklü parçacığa manyetik kuvvet etki etmez.
Negatif bir yüke etkiyen manyetik kuvvet pozitif yüke etkiyen manyetik kuvvet aynı yönde midir?
Negatif bir yüke etkiyen manyetik kuvvet pozitif yüke etkiyen manyetik kuvvetin tersi yönündedir.
Sağ el kuralı nedir?
Pozitif bir yüke etkiyen manyetik kuvvetin yönü sağ el kuralı yardımıyla bulunur. Bu kurala göre başparmak dışında kalan dört parmak pozitif yüklü
parçacığın hız vektörünün yönünde uzatılırken avuç içi ise manyetik alan yönünde tutulur. Daha sonra V hız vektörü ile B manyetik alan vektörü arasında kalan dar açı V’den B’ye doğru sağ el ile taranıp kapatılırsa, başparmak parçacığa etkiyen manyetik kuvvetin yönünü verecektir.
Şayet yük negatifse sonuç pozitif yüke etkiyen manyetik kuvvetin tam tersi istikamette olacaktır. Manyetik kuvvet vektörü, manyetik alan vektörüne ve parçacığın hız vektörüne diktir.
Yüklü bir parçacığın manyetik alan içerisindeki hareketini nasıl tasvir ederiz?
Yüklü bir parçacığın manyetik alan içerisindeki hareketini anlamak için herhangi bir sayfa düzlemine dik ve dışarı yönde olan manyetik alana V hızıyla dik olarak giren pozitif yüklü bir parçacığı ele alırız; düzgün
manyetik alan içerisine giren bu yüklü parçacığa etkiyen kuvvet, daima hız vektörüne ve manyetik alana dik olacaktır. Dolayısıyla bu yüklü parçacık manyetik kuvvet FB tarafından dairesel bir yörüngede hareket etmeye
zorlanacaktır. Dairenin merkezi olan O noktasına yönelmiş olan FB manyetik kuvveti, düzgün dairesel hareketteki merkezcil kuvvet durumunda olduğundan; V2/r ile verilen bir merkezcil ivmeye neden olacaktır.
Yüklü bir parçacığın manyetik alan içerisindeki hareketini düşünürsek, Newton’un ikinci yasası ile ilgili eşitlik nedir?
Newton’un ikinci yasasından yola çıkılarak;
qVB = mV2/r eşitliği yazılabilir. Burada, q parçacığın
yükü, V parçacığın hızı, B manyetik alanın şiddeti, r ise dairesel yörüngenin yarıçapıdır. Eşitlik için r yarıçap ifadesi; r = mV/qB olarak elde edilir.
Yüklü bir parçacığın dairesel yörünge üzerinde bir tam tur atması için geçen süreye ne denir?
Yüklü parçacığın dairesel yörünge üzerinde bir tam tur atması için geçen süreye yüklü parçacığın periyodu denir ve birimi saniye (s)’dir. Parçacığın
periyodu; T = 2π r/V = 2π m/qB eşitliği ile ifade edilir.
Yüklü parçacığa etkiyen manyetik kuvvet nasıl bir etki yapar?
Yüklü parçacığa etkiyen manyetik kuvvet iş yapmaz. Sadece parçacığa ait hız vektörünün yönünü değiştirir fakat kinetik enerjisini değiştirmez.
Akım taşıyan tele etkiyen manyetik kuvvet nasıl ifade edilir?
Düzgün bir manyetik alan içerisine konan akım taşıyan bir tele etkiyen manyetik kuvvet; F = lLBsinα ile verilir.
F = lLBsinα açılımı nasıldır?
Burada I akım taşıyan telin akım değeri, L telin uzunluğu, B manyetik alanın değeri, α ise tel ile manyetik alan çizgileri arasında kalan açıdır.
Manyetik alan içerisindeki akım ilmeğine etkiyen manyetik moment nedir?
Manyetik alan içerisindeki akım ilmeğine etkiyen manyetik moment, akım ilmeğinden kastedilen kapalı akım taşıyan bir halkadır.
Manyetik alan içerisindeki akım ilmeğine etkiyen manyetik moment, akım ilmeğinden kastedilen kapalı akım taşıyan halka her zaman yuvarlak mı olmalıdır?
Akım ilmeğinden kastedilen kapalı akım taşıyan halka dairesel olabileceği gibi kare, dikdörtgen ve benzeri şekillerde de olabilir.
Dairesel akım ilmeği yönü sağ el kuralıyla belirlenen bir manyetik dipol moment (μ) oluşturduğunda, sağ el kuralı nasıl uygulanır?
Burada uygulanacak sağ el kuralında ilmek akım yönünde sağ el avuç içine alınacak şekilde tutulur. Bu durumda başparmağımız manyetik dipol momentin yönünü verecektir.
I akımı taşıyan bir akım ilmeği için μ nasıl bulunur?
Burada μ = IS eşitliği yardımıyla bulunur.
μ = IS eşitliğinde S ne ifade eder?
Burada S akım ilmeğinin alanıdır.
Kuvvetin döndürme etkisine ne denir ve ne ile ifade edilir?
Kuvvetin döndürme etkisine moment denir ve M harfi ile temsil edilir.
Düzgün manyetik alan içerisinde yer alan akım ilmeğine etki eden manyetik moment hangi eşitlikle elde edilir?
M = μBsinα eşitliğinde μ, B ve α neyi ifade eder ?
Burada μ manyetik dipol momentin, B ise manyetik alanın büyüklüğüdür. α ise μ ile B arasında kalan açıdır.
Düzgün manyetik alan içerisine yerleştirilecek akım ilmeğine belirli durumlarda etkiyen manyetik moment neye sebep olur?
Düzgün manyetik alan içerisine yerleştirilecek akım ilmeğine daha önce ifade edildiği gibi belirli durumlarda etkiyen manyetik bir moment mevcuttur. İlmeğe etkiyen bu manyetik moment teli döndürür.
Düzgün manyetik alan içerisine yerleştirilecek akım ilmeğine etkiyen manyetik moment teli döndürdüğünde ne gerçekleşir?
Bu yolla elektrik enerjisi mekanik enerjiye çevrilebilir. Bunun günümüzde pratikte bilinen en yaygın sonuçlarından olarak iki olgudan bahsedebiliriz. Bunlar, elektrik motorları ve galvanometrelerdir.
Elektrik motorlarını nasıl tanımlayabiliriz?
Elektrik motorları kısaca elektrik enerjisini, mekanik enerjiye dönüştürmeye yarayan araçlara elektrik motoru adı verilir.
Elektrik motorlarında DC ve AC ayrımı nedir?
Elektrik motorları, doğru akım (DC) ve alternatif akım (AC) motorları olarak karşımıza çıkabilir.
DC ve AC elektrik motorlarında genel amaç farklı mıdır?
Hayır farklı değildir. Her iki motor türünde de asıl amaç elektrik enerjisinden mekanik enerji elde edilmesidir.
DC ve AC elektrik motorlarında akım açısından fark var mıdır?
DC motorlarda akım ilmeğine sağlanan akım belirli büyüklük ve yönde iken, AC motorlarda akımın yönü ve büyüklüğü değişim göstermektedir.
Günlük hayatımızda kullanıldıkları yerler açısından bakıldığında, DC ve AC elektrik motorları arasındaki farkı nasıl örneklendirebiliriz?
DC motorlar, asansörlerde, aspiratör, vantilatör, fotokopi makinaları, yazıcı ve tarayıcılarda karşımıza çıkarken, AC motorları ise çamaşır makineleri ve elektrik süpürgeleri gibi elektrikli ev aletlerinde görmek mümkündür.
Galvanometre nedir, ne için kullanılır?
Galvanometre küçük miktarlardaki elektrik akımını ölçmeye yarayan bir alettir.
Galvanometrenin genel çalışma prensibi nedir?
Galvanometrenin çalışma prensibi manyetik alan içerisindeki akım ilmeğine etkiyen manyetik momente dayanmaktadır.
Galvanometrenin nasıl çalıştığını açıklayınız?
Galvanometreler genel olarak manyetik alan içerisine yerleştirilen bir bobin (solenoid) içerirler. Üzerinden akım geçirilen bu bobin üzerine manyetik alanın da tesiriyle döndürücü bir kuvvet etki eder. Bu kuvvetin etkisiyle bobine bağlı yay sıkışır ve galvanometrenin ibresinde sapmalar meydana gelir. Sapma miktarları ölçülen akımın değerine bağlı olarak değişiklik gösterir.
Mıknatıs gibi doğal manyetik alan kaynakları haricinde de manyetik alan elde etmek mümkün müdür?
Evet, mıknatıs haricinde de manyetik alan elde etmek mümkündür. Bunun bilinen en basit örneklerinden biri akım taşıyan tellerdir.
Akım taşıyan tellerin ürettiği manyetik alanın değeri nasıl ölçülür?
Akım taşıyan tellerin ürettiği manyetik alanın değeri, telden geçen akımın büyüklüğüne, telden olan uzaklığa, telin şekline ve ortamın manyetik geçirgenliğine bağlıdır.
Ampere Yasası olarak ta bilinen, yüksek simetriye sahip sistemler için manyetik alan ifadelerini hangi bilim adamı belirlemiştir?
Fransız Bilim İnsanı Andre-Marie Ampere (1775-1836) yüksek simetriye sahip sistemler için manyetik alan ifadelerini belirlemiştir.
Andre-Marie Ampere’in ‘Ampere Yasası’na göre; akım taşıyan doğrusal ve çok uzun bir tel çevresinde oluşan manyetik alan ve bu manyetik alanın büyüklüğü hangi eşitlikle verilir?
Bu büyüklük B = μ 0 I / 2π r eşitliği ile
verilmektedir.
B = μ 0 I / 2π r eşitliliğini açıklayınız?
B = μ 0 I / 2π r eşitliliğinde; I telin taşıdığı akım, r telden olan uzaklık, μ0 ise değeri 4п.10-7 T.m/A olup boşluğun manyetik geçirgenlik katsayısı olarak bilinmektedir.
Akım taşıyan doğrusal ve çok uzun bir tel çevresinde oluşan manyetik alanın yönü sağ el kuralı yardımıyla nasıl bulunabilir?
Telin oluşturduğu manyetik alanın yönünü sağ el kuralı yardımıyla bulmak için; başparmak akımın yönünü gösterecek şekilde tel tutulursa geri kalan dört parmak kıvrıldığında manyetik alanın yönünü verecektir.
Akım taşıyan bir tel çevresinde oluşan manyetik alan ve bu manyetik alanın büyüklüğünün verildiği eşitlik her türlü tel için geçerli midir?
Hayır, bu eşitlik uzun ve doğrusal teller için geçerlidir. Akım taşıyan telin geometrik yapısı yani şekli manyetik alan ifadesini etkilemektedir.
I akımı taşıyan dairesel bir halkanın merkezindeki manyetik alan ifadesi hangi eşitlikle verilir?
B = μ0I / 2r eşitliğiyle verilir.
B = μ0I / 2r eşitliğinde μ0, I ve r ne ifade etmektedir?
Bu eşitlikte μ0 boşluğun manyetik geçirgenlik katsayısı, I halkada dolaşan akımın şiddeti, r ise dairesel halkanın yarıçapıdır.
Bir bobin (solenoid) içerisinde oluşan manyetik alan ile bobin dışındaki manyetik alan arasındaki fark nedir?
Bir bobin içerisinde oluşan manyetik alan hemen hemen düzgün kabul edilirken, bobin dışındaki manyetik alan ise düzgün olmayıp oldukça zayıftır.
Bir bobin içerisinde oluşan manyetik alan ifadesi hangi eşitlikle verilir?
B = μ0 / NL l eşitliğiyle verilir.
B = μ0 / NL l eşitliğinde μ0, N, L, ve l ne ifade
etmektedir?
Bu eşitlikte μ0 boşluğun manyetik geçirgenlik katsayısı, N bobinin sarım sayısı, L uzunluğu, I ise taşıdığı akımın değeridir.
Akım taşıyan paralel iki tel arasındaki manyetik kuvvet nasıl örneklenebilir?
Doğrusal, çok uzun, akım taşıyan iki iletken telin birbirlerine paralel bir biçimde yerleştirilmiş olduğunu varsayalım. Bu durumda iki tel birbirlerine manyetik kuvvet uygulayacaklardır. Bu kuvvetin yönü şayet teller
aynı yönde akım taşıyorsa çekme, zıt yönlerde akım taşıyorlarsa itme şeklinde olacaktır. Yani akımlar aynı yönlü ise teller birbirlerini çekerler, zıt yönlü ise birbirlerini iterler.
Akım taşıyan paralel iki tel birbirlerine eşit büyüklükte manyetik kuvvet uyguladığı ve bu kuvvetlerin sadece yönlerinin farklı olduğu kabul edilirse, bu durumda I1 akımı taşıyan tele etkiyen manyetik kuvvetin büyüklüğü
hangi eşitlik yardımıyla hesaplanabilir ?
F1 =μ0 I1I2 / 2π r L eşitliği yardımıyla hesaplanabilir.
F1 =μ0 I1I2 / 2π r L eşitliğindeki ifadeleri açıklayınız?
Bu ifadede; μ0 boşluğun manyetik geçirgenlik katsayısını, I1 ve I2 tellerde taşınan akım değerlerini, L her iki telin uzunluğunu, r ise iki tel arasındaki mesafeyi temsil etmektedir. Unutulmamalıdır ki F1 ve F2 kuvvetleri için
yönler farklıdır ve vektörel anlamda; F1 = -F2 yazılmalıdır.
Maddeler manyetik alanda davranışlarına bağlı olarak kaç grupta incelenebilir?
Maddelerin manyetik alanda davranışlarına bağlı olarak incelenebileceği üç malzeme grubu nelerdir?
Bu grupları paramanyetik, ferromanyetik ve diamanyetik malzemeler olarak adlandırabiliriz.
μ = μ0(1 + χM) denklemi neyi açıklar?
μ = μ0(1 + χM) ile verilen, maddenin manyetik geçirgenliği (μ), boşluğun manyetik geçirgenlik katsayısı (μ0) ve manyetik duygunluk katsayısı (χM) arasındaki ilişkiyi açıklar.
μ = μ0(1 + χM) denkleminde bir malzeme için ve ilgiliortam için bilinen değerler yerine konulduğu takdirde şayet değeri pozitif ise malzeme ne diye adlandırılır?
Bu denklemde bir malzeme için ve ilgili ortam için bilinen değerler yerine konulduğu takdirde şayet değeri pozitif ise malzeme paramanyetiktir.
μ = μ0(1 + χM) denkleminde bir malzeme için ve ilgili ortam için bilinen değerler yerine konulduğu takdirde şayet değeri negatif ise malzeme ne diye adlandırılır?
Bu denklemde bir malzeme için ve ilgili ortam için bilinen değerler yerine konulduğu takdirde şayet değeri negatif ise malzeme diamanyetiktir.
μ = μ0(1 + χM) denkleminde bir malzeme için ve ilgili ortam için elde edilen değer sıfırdan çok büyük ise malzeme ne diye adlandırılır?
Bu denklemde bir malzeme için ve ilgili ortam için elde edilen değer sıfırdan çok büyük ise genel olarak malzeme ferromanyetiktir.
Paramanyetik malzemeler nelerdir?
Paramanyetik malzemeler küçük manyetik duygunluk değerlerine sahiptirler. Dış manyetik alan yönünde, dış manyetik alanı arttırıcı katkı sağlayacak şekilde, dış manyetik alana doğru zayıfça çekilirler.
Alüminyum, platin, sodyum, kalsiyum gibi maddeler paramanyetik maddelere örnek olarak verilebilirler.
Diamanyetik malzemeler nelerdir?
Diamanyetik malzemeler ise altın ve gümüş gibi bazı malzemelerde net manyetik momentleri sıfır olmasına rağmen, harici bir manyetik alanın içerisine yerleştirildikleri takdirde dış manyetik alanı azaltıcı şekilde, manyetik alan tarafından hafifçe itilirler. Bu özellik diamanyetizma olarak bilinip dış manyetik alan kalktığında malzemeler bu özelliklerini koruyamazlar. Ayrıca bu tür malzemeler negatif manyetik duygunluk
katsayılarına sahiptirler.
Ferromanyetik malzemeler nelerdir?
Ferromanyetik malzemeler hakkında ise şu açıklayıcı ifadelere yer vermek gerekir. Malzemelerin paramanyetik veya diamanyetik özellik göstermeleri dış bir manyetik alanın varlığıyla ortaya çıkmaktadır. Dış manyetik alan sonlandırıldığında veya kaldırıldığında bu özelliklerden söz edilemez. Demir, nikel ve kobalt içeren bazı malzemelerde, malzemenin manyetik özelliği dış
manyetik alan kaldırılsa da varlığını sürdürür. Bu tür malzemelere ferromanyetik malzemeler denir. Bu tür malzemeler mıknatıs tarafından kuvvetli bir biçimde çekilirler. Ayrıca ferromanyetik malzemeler yüksek
manyetik duygunluk değerlerine sahiptirler.
Malzemelerin ferromanyetik özelliklerinin bittiği ve paramanyetik özelliklerinin başladığı kritik sıcaklık değerlerine ne ad verilir?
Bu sıcaklıklara ‘Curie sıcaklığı’ denir.