Mıknatıs

Küçük yaşlarda ilgimizi en çok çeken maddelerden birisi mıknatıstır. Bazı metalleri çekme özelliği bulunan bu maddenin, kuzey ve güney olarak iki ayrı kutup noktası bulunmaktadır. Demir, nikel, kobalt gibi metalleri çeken ve manyetik bir alan oluşturan mıknatıslar hakkında detaylı bilgiler bu yazıda sizi bekliyor.

Günlük yaşamın birçok alanında farkında olmadan mıknatıs kullanılır. Evimizde kullandığımız birçok ev aletinde bile bu maddeden bulunmaktadır. Oluşturduğu manyetik alandan faydalanarak birçok cihazın kullanımı sağlanmaktadır. Kuzey ve güney olarak iki ayrı kutbu bulunan mıknatıs, hem yapay hem de doğal maddelerden oluşabilmektedir.

Birçok türü bulunan mıknatıs, yapay ve doğal ana kategori olarak ayrılmaktadır. Manyetik alan özelliğine sahip olan ve karşılıklı iki kutbu simgeleyen maddelerdir. İki ayrı uç kutup bulunduran mıknatısın çekim alanına demir, nikel ve kobalt gibi metaller girmektedir. Doğal yapıda olan mıknatıslar, itme ve çekme güçleri kendinden oluşan kuvvettir.

Dışarıdan etki eden nesneler aracılığı ile çekme ve itme özelliği kazanan mıknatıs türü ise yapay olarak isimlendirilir. Uygulanan kuvvet sayesinde yapay mıknatıslar geçici ya da sürekli mıknatıs olma özelliği taşırlar. Elektromıknatıs özelliğinde olanlar da bulunmaktadır ve bunlar, demir çubuğun etrafına sarılan geçirgen özellikli bir sargıdan geçen akım sonucunda itme ve çekme özelliği kazanmaktadır.

Mıknatıs Nedir?

Özgül ağırlığı 2.7 gr/cm3 olan mıknatıs; demir, kobalt, nikel gibi metalleri çeken ve manyetik alan oluşturan bir maddedir. Dünyanın birçok bölgesinde doğal olarak bulunan ve suni ortamda da yapılabilen mıknatıslar hayatın birçok alanında ihtiyaç duyulan maddelerdir. İsveç, Cezayir ve Ural dağları gibi yerlerde doğal halde bulunan mıknatıslar yer almaktadır.

Mıknatısın kuzeyi gösteren ucu N (North) ve güneyi gösteren ucu S (South) ile gösterilir. Mıknatısın zıt kutupları birbirini çeker, aynı kutupları ise birbirini iter. Her mıknatısın çevresinde oluşan bir manyetik alan bulunmaktadır.

Mıknatısın manyetik alan kuvvet çizgileri, kuzey kutbundan çıkar ve güney kutbunda son bulur. Bir maddenin mıknatıs özelliği kazanabilmesi için manyetik bir madde olması gerekmektedir. Yani demir, nikel, kobalt gibi metallere manyetik madde adı verilir.

İnsanların ilk mıknatısı keşfetmesinin Manisa’da 2800 yıl önce olduğu düşünülmektedir. O zamanlarda Magnesia olarak anılan Manisa’da eski Yunanlıların bazı demir cevheri parçalarının, bazı maddeleri çektiği gözlenmiş. Bu taşlara manyetit adı verilmiştir.

Mıknatıs Nasıl Yapılır?

Su katılarak çelikten yapılan mıknatıslar, yüksek ısıda ısıtıldıktan sonra hızla soğutma işlemi sonrasında elde edilir. Mıknatıs yapımında ihtiyaç duyulan bir diğer önemli madde ise alnicodur. Kobalt, nikel ve alüminyum karşımı bir madde olan alnico, birçok sanayi sektöründe kullanılan bir maddedir.

Ortaya çıkarılan yapay mıknatıslar genellikle uzun süreli kullanım için uygundur. Etki alanı içine giren birçok demir ve çelik gibi malzemeleri çekme özelliğine sahip olan yapay mıknatıs, herhangi bir ucunun kırılması sonucunda tekrardan kutuplaşma özelliği gösteren yapıdadır.

Sıradan bir manyetik maddede, her biri mıknatıs gibi davranan milyonlarca bölgecik bulunur ve bunlar düzensiz haldedir. Bu bölgeciklerin birbirlerinin manyetik etkisini yok etmelerinden dolayı madde mıknatıs özelliği göstermemektedir.

Manyetik maddeler, bir mıknatısın manyetik alanına girdiğinde ise bölgecikler düzenli hale gelir. Bunun sonucunda madde mıknatıslanır. Birkaç farklı yöntemle mıknatıslanma gerçekleşebilir; ancak bu yöntemlerin en kontrollü ve güçlüsü elektrik akımı kullanmaktır.

Mıknatıslandırma yöntemleri; etki, dokunma ve sürtünme şeklindedir.

Mıknatısın Özellikleri Nelerdir?

İçeriğinde demir, nikel ve karbon olan nesneleri çekme özelliğine sahip olan mıknatıslar, kullanım alanlarına göre pek çok çeşidi olan magnetik maddelerdir. Doğada doğal olarak bulunması mümkün olan mıknatısların yanı sıra, çeşitli bileşimlerle elde edilen yapay mıknatıslar da vardır.

Yapay mıknatıslar, çubuk, at nalı ve U şeklinde olmak üzere çeşitli şekillerde yapılmaktadır. Mıknatıs özelliğinin kazandırılması mümkün olan bir madde üzerine tel sararak elektromanyetik akım verilmesi sonucunda oluşan mıknatıs türü ise elektromıknatıs olarak adlandırılır.

Mıknatıs Çeşitleri Nelerdir?

Kullanım alanları ve ihtiyaçları farklılık gösteren mıknatıslar, taşıdığı özellikleri ile çeşitlenmektedir. Doğal olarak taş şeklinde doğada bulunması mümkün olan doğal mıknatıs çeşidi, günlük yaşamda mıknatısa ihtiyaç duyulan birçok alanda sıkça kullanılmaktadır. Yapay mıknatıs ise daha önce mıknatıs özelliği olmayan bir madde iken, çeşitli müdahaleler ile mıknatıs özelliği gösteren maddelerdir.

Mıknatıslar 2 gruba ayrılmaktadır:

Sabit Mıknatıs

Çelik ve demirin ham madde olarak kullanıldığı yapay mıknatıslar, kullanılacakları alanlara göre, şekilleri ve boyutları farklılık göstermektedir. Etrafında güçlü bir manyetik alan oluşturan yapay mıknatıslar genellikle at nalı, silindir, U şeklinde ve çubuk şeklinde olabilir.

Sabit mıknatıslar, doğada mıknatıslanmış halde bulunan maddelerden oluşabilir. Bunun yanında alnico, NdFeB, Sm-Co,Sm-Fe gibi maddelerin alaşımından da oluşabilmektedir. Bu mıknatıs türleri genellikle, elektrik enerjisini hareket enerjisine veya tam tersi, hareket enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren işlerde kullanılmaktadır.

Elektromıknatıs

Çelik ya da demir bir maddeye elektrik akımını geçiren bir tel sarılarak mıknatıs özelliği kazandırılan mıknatıs türü ise elektromıknatıs adını alır. Bunların mıknatıs özelliği sadece telden akım geçtiği sürece vardır. Elektromıknatısların kullanım alanlarına baktığımızda ise yine elektrik enerjisini hareket enerjisine dönüştürmek ve yüklü parçacıkları saptırmak olduğunu görmekteyiz.

Elektromıknatıslar evlerde kullanılan iletişim cihazlarının mikrofon ve hoparlörlerinde kullanılmaktadır. Aynı zamanda çamaşır makinesi, buzdolabı gibi cihazların motorlarında, birçok elektronik cihazın adaptörlerinde bulunurlar. Kaçak ve aşırı akım rölelerinde, elektrik sigortalarında, kumanda rölelerinde, kontaktörlerde de elektromıknatıs kullanılmaktadır.

Mıknatısın Kullanım Alanları Nelerdir?

Birçok sanayi sektöründe ve günlük yaşamda sıkça karşımıza çıkan mıknatıslar, akla gelmeyecek yerlerde hayatı kolaylaştıran maddelerdir. Günümüzde önemli bir yere sahip olan elektronik cihazların yapımından, ağır nesnelerin taşınmasına kadar birçok konuda mıknatıslara ihtiyaç duyulur. Mıknatısın kullanım alanlarını şöyle bir sıralayacak olursak;

·        Denizcilikte pusula vazifesi gören mıknatıs, hayatı kolaylaştıran örneklerden sadece biridir.

·    Önemli bir kullanım alanı olarak, çöp yığınları arasındaki elle ayıklanması mümkün olmayan metaller, mıknatıslar sayesinde ayıklanmakta ve birçok alanda geri dönüşüm olarak değerlendirilmektedir.

·    Her evde bulunan kapı zillerinden çıkan sesler elektromıknatıs sayesinde oluşmaktadır.

·       Kil ve cam temizleme gibi işlemlerde demir minerallerinin ayrımında kullanılır.

·   

   Kireç taşı ve dolomit temizlemede

·       Refrakter hammaddelerinin işlenmesinde

·       Sıvılarda yer alan demir gibi metallerin  ayrıştırılmasında

·       Asansörlerdeki rayların yapımında

·      Elektrik santrallerinde elektrik üretmek için

·      Tren raylarında sürtünmeyi azaltmak için

·       Yine yukarıda bahsedilen geri dönüşüm kullanım alanına benzer şekilde, hurda yığınlarındaki metalleri ayıklamak için de mıknatıslardan yararlanılmaktadır.

Mıknatıs Nasıl Çalışır?

Mıknatıslanmanın bölge kuramı ile nasıl çalıştıkları açıklanabilmektedir. Bu kurama göre; mıknatıslık özelliği maddenin iç yapısından kaynaklanmaktadır. Birbirleriyle etkileşen küçük moleküller mıknatıslardan oluşur.

Bu moleküller mıknatısların binlercesi aynı yöne yöneldiklerinde bir bölge veya bölgecik oluşturur. Mıknatıslarda bu bölgeler düzenli bir şekilde aynı yönü göstermektedir. Bu şekilde milyonlarca bölgenin etkisi ile makro seviyede mıknatıs meydana gelir.

Manyetik bölge kuramı, çeşitli maddelerin manyetik özelliklerini de açıklamaktadır. Demir, nikel, kobalt gibi ferromanyetik maddeler, mıknatıslanmadan en çok etkilenen maddelerdir. Altın, bakır, elmas, gümüş gibi diamanyetik maddeler ise az etkilenenlerdir. Sodyum, magnezyum, kalsiyum, alüminyum gibi paramanyetik maddeler de hiç etkilenmeyenlerdir.

Elektrik akımının etkisi ile mıknatıs özelliği gösterebilen manyetik maddelere elektromıknatıs denmektedir. Bunlar, yalıtılmış ince kabloların ham demire sarılması ve kablolardan akım geçirilmesiyle oluşur.

Elektromıknatıslar, her zaman mıknatıs özellikleri göstermemektedir. Akım kesildiği zaman bu özellikleri kaybolmaktadır. Bu nedenle tanımlarını daha kapsamlı bir şekilde yaptığımız zaman çalışma prensipleri de anlaşılmaktadır.

Kobalt, demir ve nikel gibi maddelerden yapılarak, kısa süre içinde manyetik duruma gelen mıknatıslayıcıdır. Geçici mıknatıs adıyla da anılan bu maddelerin yapısı, bobin içine silisli yumuşak demir konularak elde edilir.

Bobinden akım geçtikçe mıknatıslık özellikleri devam eden elektromıknatıslardan sağlanan manyetik alan, sürekli mıknatıslardan sağlanan manyetik alandan daha büyüktür.

Posted in: Bilgi Dünyası, Bilim-Teknoloji