MANYETİZMA VE MIKNATISLAR
MANYETİZMA: Mıknatıslık olaylarını inceleyen bilim dalına denir. M.Ö. 600 yıllarında Manisa ili Magnesia olarak biliniyordu. Mıknatıs ilk olarak burada bulunduğu için(Eski Yunanlılar,bu kayaların bazı metalleri çekerek kendilerine yapıştıklarını gördüler) siyah taşı andıran demir,nikel,çelik ve kobaltı çeken demir filizine manyetit adı verilmiştir. Bugün mıknatıs diyoruz.
Demir,nikel,kobalt gibi metalleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir. Cisimlerin bu özelliğine de mıknatıslık denir. Doğal ve yapay mıknatıs olmak üzere iki çeşittir.
DOĞAL MIKNATIS: Doğada manyetit adı verilen demir oksit (Fe2O4) bileşiği taşlara denir.
YAPAY MIKNATIS: İnsan eliyle yapılan mıknatıslardır. Günlük hayatta sıkça kullanılır. U,çubuk,at nalı pusula,elektro mıknatıs gibi çeşitleri vardır.
Mıknatıs;demir,nikel,kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösterir.Mıknatısın çekme özelliği gösterdiği bu maddelere manyetik maddeler denir.
Cam,tahta,plastik,kağıt,deri gibi maddeler mıknatıs tarafından çekilmezler.Mıknatıs tarafından çekilmeyen bu tür maddelere manyetik olmayan maddeler denir.
MIKNATISIN KUTUPLARI
Mıknatısın çekme özelliği en fazla olan uç kısımlarına kutup denir. Ortadan asılan mıknatısın kuzeye yönelen ucu Kuzey(N) kutbu,diğeri ise güney (S) kutbudur. Her iki kutupta aynı çekme özelliğine sahiptir. Mıknatıs kaç parçaya bölünürse bölünsün daima iki kutbu vardır. Aynı isimli kutuplar birbirini iter. Farklı isimli kutuplar birbirini çeker.
Mıknatıslar;çubuk,at nalı,yuvarlak,halka,kare ve pusula iğnesi,biçiminde yapılır.
YER KÜRENİN MANYETİK ALANI:
Ortasından bir iplik ile bağlanarak asılan çubuk mıknatısın belirli bir doğrultuyu alması, mıknatısa bir manyetik alanın etki ettiğini gösterir. Bu alan Yer’ in manyetik alanıdır. Bu alan, yer’ in dönme ekseni ile yaklaşık 150 lik açı yapacak şekilde Yer’ in merkezine konmuş büyük bir çubuk mıknatısın manyetik alanına çok benzer.
Bir pusula ibresinin daima kuzey-güney doğrultusunda olması, Yer’ in manyetik alanının varlığını gösterir. İbrenin kuzey kutbu, kuzeye yöneldiğinden, kuzeyde bir güney mıknatıs kutbu, güneyde de kuzey mıknatıs kutbu vardır. Böylece yer kürenin coğrafi kutupları ile manyetik kutupları aynı noktalara rastlamaz.
Yer kürenin coğrafi kutupları ile manyetik kutupları çakışık olmadığından pusula ibresi Yer üzerinde çok yerde coğrafi kuzey kutbu göstermez. Pusula ibresi ile coğrafi kuzey-güney doğrultusu arasında bir açı vardır. Bu açı sapma açısıdır. Sapma, bulunulan yere göre doğuya veya batıya doğru olur. Sapma, yıllara ve mevsimlere göre değişir.
Yer kürenin manyetik alan çizgileri ile çubuk mıknatısın manyetik alan çizgileri birbirine benzer.
Dünya dönme ekseniyle küçük bir açı yapacak şekilde Kuzey yarım kürede mıknatısın S kutbu,diğer kürede N kutbu varmış gibi davranır.
Bu nedenle mıknatısın S kutbunu gösterdiği yere manyetik güney kutbu,diğerine manyetik kuzey kutbu denir.
Yerkürenin coğrafi ve manyetik kutupları birbirinin tersidir. Pusula iğnesinin de farklı kutuplar birbirini çekeceğinden dünyanın coğrafi kuzey kutbunu gösterir.
Pusula iğnesinin yatayla yaptığı açıya eğilme açısı denir. Manyetik eğilme dünyanın her yerinde farklıdır. Türkiye'de yaklaşık 60,kutuplarda 90,ekvatorda 0 derecedir.
PUSULA
Mıknatısın kuzey-güney doğrultusunu göstermesi özelliğinden dolayı yapılmış yön bulmaya yarayan aletlere pusula denir. Pusulanın kutusu manyetik özelliği olmayan cisimlerden yapılır. Manyetik sapmadan dolayı pusula iğnesi tam kuzeyi göstermez. Teknik hesaplarla kuzey bulunur.
MIKNATISIN KULLANILDIĞI YERLER
1- Denizciler pusula ile yönlerini bulurlar.
2- Hurda yığınları arasındaki demir parçalarının ayıklanmasında
3- Vinçler de ağır yükleri kaldırmak için elektro mıknatıs kullanılır.
4- Elektrik motorlarında,kapı zillerinde,telgraf ve telefon gibi araçlarda
5- Elektrik santrallerinde jeneratörlerde elektrik elde etmek için kullanılır.
MANYETİK ALAN KUVVET ÇİZGİLERİ:
Altında mıknatıs bulunan cam levha üzerindeki demir tozları belirli bir şekil alır. Demir tozlarının belirli bir şekilde sıralanmasını sağlayan bir kuvvet bulunmaktadır. Demir tozları cam levha altında kapalı eğriler şeklinde dizilirler. Demir tozlarının dizilişi, bize bir mıknatısın çevresinde oluşturduğu manyetik alan kuvvet çizgilerinin dağılımını gösterir.
Mıknatıs etrafındaki manyetik alan, yalnız yatay düzlemde olmayıp, mıknatısın çevresinde her yöndedir. Manyetik alan kuvvet çizgilerinin, mıknatısın kuzey kutbundan çıkıp güney kutbuna girdikleri kabul edilir.
Bir mıknatıs çubuğun manyetik alan kuvvet çizgileri, mıknatısın uçlarına yakın bölgelerde daha sık, uzak bölgelerde daha seyrektir. Manyetik alanın şiddeti, alan çizgilerinin sık olduğu yerde daha büyük, seyrek olduğu bölgede ise daha küçüktür.
Manyetik Bir Alan Oluşturan Bir Mıknatısın Kutuplarını Pusula İle Belirleme
Kutupları belirlenmemiş bir mıknatısın hangi ucunun kuzey , hangi ucunun güney olduğunu bir pusula kullanarak belirleyebiliriz. Pusula içindeki ibre de bir mıknatıstır. Mıknatısın bir kutbunu, pusula ibresinin kuzey yönü gösteren ucuna yaklaştırdığımızı düşünelim. Eğer bir çekme etkisi gözlersek, mıknatısın bir ucu, S kutbu demektir. Diğer ucu ise, N kutbudur.
KAPI ZİLİ, RADYO, TELEFONDA MIKNATIS BULUNUR
Kapı zili: Kapı zilinin esas yapısını elektromıknatıs oluşturur. Elektromıknatısın karşısında, elektromıknatısın kutuplarına değmeyen şerit şeklinde bir yayla tutturulmuş ve yumuşak demirden yapılı bir armatürü vardır. Armatürün arkasında değme vidası bulu¬nur.
Zilin anahtarı kapalı du¬ruma getirilince devreden akım geçer ve elektromıknatıs mıknatıslanır. Elektromıknatıs
armatürü çeker ve tokmak çana vurur. Tokmak çana vururken armatür değme nokta¬sından ayrılacağından, devredeki akım kesilir. Akım kesilince elektromıknatısın çekme özelliği kaybolacağından tokmak geriye gelir. Armatür yay yardımıyla değme vidasına dokunduğunda, devre tekrar kapanır ve zil tekrar çalar.
Radyo :Sesin bir yerden başka bir yere iletilmesini sağlayan düzeneklere radyo denir. Radyo verici ve alıcı olmak üzere iki kısımdan oluşur.
Radyo Vericisi : Ses sinyalleri uzaklara iletilirken elektromanyetik dalgalar üzerine bindirilir. Bu olaya MODÜLASYON denir. Modülasyon sonucu oluşan dalgaya da radyo dalgası denir. Bu dalgalar ışık hızı gibi hareket ederler.
Mikrofona ses verilince,mikrofonun direnci ses titreşimlerine göre değişir. Böylece ses frekansı ile aynı olan alçak frekanslı bir akım oluşur. Oluşan elektrik akımı amplifikatör tarafından yükseltilir. Bu sinyaller,osilatörün ürettiği yüksek frekanslı sinyallerle beraber modülatöre gider. Modülatör; ses sinyallerini,osilatörün ürettiği elektromanyetik dalgalara yükleyerek dalgaları modüle eder. Modüle edilen sinyaller antene gönderilmeden önce amplifikatörde güçlendirilir. Anten ise elektromanyetik dalgaları atmosfere yayar.
Radyo Alıcısı : Havadaki elektromanyetik dalgalar radyo alıcısı tarafından alınabilir. Radyo bu dalgayı DEMODÜLASYON işlemine sokarak ses sinyalinin taşıyıcı sinyalden ayrılmasını sağlar.
Antene gelen sinyaller amplifikatörde yükseltildikten sonra dedektöre gelir. Dedektörün görevi radyo vericisindeki modülatörün yaptığını tersine çevirmektir. Alıcıdaki dedektör ise ses sinyallerini radyo dalgalarından ayırır. Yani dedektörde ses frekansında elektriksel sinyaller elde edilir. Daha sonra bu sinyaller amplifikatörde yükseltilerek hoparlöre gönderilir. Hoparlör vericideki mikrofonun tam tersi görev yaparak elektrik sinyallerini ses sinyallerine dönüştürür.
Telefon: Günümüzün en yaygın haberleşme aracı olan telefon, 1 876’da Ameri¬ka Birleşik Devletleri’nde Graham (Gıraham Bell) tarafından bulundu. Ülkemizde tele¬fon 1908’de kullanılmaya başlandı. İlk otomatik telefon görüşmelerine ise 1926’da An¬kara’da başlandı.
Basit bir telefon devresinde, mikrofon, batarya ve kulaklık bulunur. Mikrofonun içinde kömür tanecikleri vardır. Konuşma, mikrofon önünde yapılır. Konuşma esnasın¬da çıkan sesin şiddetine göre diyafram titreşir. Buna bağlı olarak mikrofonun direnci de¬ğişir. Ses dalgalarının şiddetine göre kömür tanecikleri sıkışır veya gevşer. Değişen di¬renç, akım şiddetini artırır veya azaltır. Akım şiddetinin değişmesi, kulaklıktaki elektro¬mıknatısın çekme kuvvetini değiştirir. Kulaklıkta bulunan diyafram titreşir ve havayı titreştirir. Bu titreşimler, insan kulağının duyabileceği düzeydedir. Bu nedenle titreşimler ses olarak duyulur.
Telgraf: Haberlerin bir yerden başka bir yere işaretlerle iletilmesini sağlayan araca telgraf denir. Telgraf Amerikalı bilgin Samuel Mors (Semyıl Mors) tarafından 1887’de icat edildi.
Telgraf; biri alıcı, diğeri verici ol¬mak üzere iki istasyondan oluşur. İstasyonlar iki telle birleştirilerek devre ta¬mamlanır. Telgrafta ha¬berler ve rakamlar, nokta ya da çizgi ile gösterilir. Bu işaretlerin tümüne Mors alfabesi denir. Böylece gönderilmek istenen işaret, kağıt üzerine kaydedilir. Bu işaretler çözü¬lünce harfler, sözcükler ve sonuçta tümce ortaya çıkar. Yapılan işlem tekrarlanarak me¬saj gönderilmiş olur.
Televizyon : hem ses hem de görüntüyü uzaklara elektrik enerjisiyle ileten araçlardır.
Tv de iletilecek resim önce noktalar halinde kaydedilir. Bu noktaların her birinin renkleri,açıklık ve koyuluğu birbirinden çok farklı olur. Bu farklı noktalar elektrik enerjisine çevrilip,elektromanyetik dalgalarla uzaklara iletilir. İletilen yerde aynı sıra ile noktalar bir araya getirilirse görüntü oluşur.
Televizyon Vericisi : Görüntü kamera yardımıyla alınıp,elektrik sinyallerine dönüştürülür. Bu sistemde cisim aydınlatılır. Cismin görüntüsü bir mercek yardımıyla kameranın foto katot denen ekranı üzerine düşürülür. Ekran kamera tüpü içindedir. Görüntü nün her noktası aynı şiddette ışıklı değildir. Bu görüntü ekranın karşısındaki elektron tabancasının gönderdiği elektronlar tarafından taranır. Bu tarama sonunda tüpün çıkış devresinde bir akım oluşur. Bu akım ekran üzerindeki görüntünün çeşitli yerlerindeki aydınlanmalara uygun bir biçimde dalgalara çevrilir. Daha sonra bu akım amplifikatörde yükseltildikten sonra modüle edilerek antene gönderilir. Antenden de atmosfere elektromanyetik dalgalar halinde yayılır.
Televizyon Alıcısı : Anten tarafından alınan sinyaller amplifikatörde yükseltildikten sonra detektöre gelir. Bu sırada televizyon alıcısındaki osilatörün ürettiği sinyaller de detektöre gelir. Detektörden ses sinyali hoparlöre ,görüntü sinyali ise resim tüpüne gönderilir.
Vericiden gönderilen her resim saniyede 30 defa ekran üzerine düşürülür. Böylece resimleri hareketli görürüz.
MIKNATIS VE ELEKTRİK AKIMI MANYETİK ALAN DOĞURUR
Mıknatıs tarafından çekilen maddelere manyetik maddeler denildiğini öğrendi¬niz. Acaba mıknatıs, manyetik maddelere her uzaklıkta etki edebilir mi? Mıknatısın manyetik maddeleri çekme özelliğini gösterdiği bir alan var mıdır?
Mıknatısın çekim etkisini gösterdiği alana manyetik alan denir.
Elektrik motorları, elektrik enerjisini mekanik enerjiye çevirir. Elektrik motorların¬da başlıca iki kısım vardır.
Stator: Yerinde duran kısımdır. Motorların çoğunda bu kısım bir elektromıknatıs¬tır. Elektrik akımı elektromıknatıstan geçirilince kutupların arasında manyetik alan olu¬şur.
Rotor:Mıknatısın kutupları arasında dönebilen makara sistemidir. Makaradaki tellerin uçları toplaçlara bağlıdır. Bu toplaçlara, bir elektrik devresine bağlı fırçalar değer. Toplaçlar, motorun mili üzerine mil boyunca yalıtılarak yapıştırılmış bakır ve pirinç¬ten şeritlerdir.Rotora fırçalardan akım verilince motor çalışır.
Günümüzde matkaptan çamaşır makinesine kadar, elektrikle çalışan ve hare¬ketli parçalara sahip hemen her makine bir elektrik motoru içerir.
Buzdolabı, çamaşır makinesi, saç kurutma makinesi, torna, freze, dikiş makine¬si gibi aletlerin çalışması elektrik motoru ile gerçekleşir.
Üzerinden elektrik akımı geçen iletken telin, çevresinde bir manyetik alan oluş¬turduğunu öğrenmiştiniz.
Faraday, 1831 yılındaki çalışmaları ile, bir akım makarasına mıknatıs çubuğun yaklaşması veya uzaklaşması sırasında, makaraya sarılı tellerden akım geçtiğini gör¬dü. Bu şekilde elde edilen akıma indükleme akımı veya indüksiyon akımı adını verdi. Böylece Faraday, mıknatıs ve bir makara yardımıyla hareket enerjisinden elektrik ener¬jisi elde edilebileceğini gösterdi.
Yaptığınız deneyde, mıknatıs bobinin içerisinde hareket ettirildiğinde miliamper¬metrenin ibresinin saptığı görülür. Miliampermetrenin ibresinin sapması, bobinden ya¬ni iletken telden akım geçtiğini gösterir. Eğer mıknatıs hareket ettirilmezse miliamper¬metrenin ibresinin sapmadığı, yani iletken tel üzerinde akım oluşmadığı gözlenir.
iletken tel üzerinde akımın oluşmasının nedeni, tele etki eden mıknatısın man¬yetik alan kuvvet çizgileri sayısının değişmesidir. 0 halde, kapalı devre halinde bulu¬nan bir iletken telin sınırladığı alandan geçen manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısı değişirse, telde bir akım oluşur. Bu akıma indükleme akımı denir.
Deneyde mıknatısı hızlı hareket ettirdiğinizde, miliampermetrenin ibresinin daha fazla saptığını gözlediniz. Yani İletken telden geçen indükleme akımı daha büyüktür. Aynı şekilde deneyi daha kuvvetli bir mıknatısla yaparsak yine akımın değerinin arttı¬ğını görürüz.
Kullandığınız bobindeki sarım sayısının azlığı veya çokluğu da indükleme akımı¬nın değerini değiştirir. Mıknatıs, bobinin içine doğru hareket ettirildiğinde miliampermet¬renin ibresi bir yöne sapar. Mıknatıs bobinin dışına doğru hareket ettirildiğinde ise ters yönde sapar. Yani mıknatıs bobine yaklaşırken bobinden geçen manyetik kuvvet çizgi¬lerinin sayısı artar. Ters yöndeki harekette azalır.
Bir pilin sağladığı akımın yönünün değişmediğini ve kısa süreler göz önüne alın¬dığında şiddetinin sabit kaldığını geçen yıllarda öğrenmiştiniz. Bu tür akımlara doğru akım denir.
Çevrenizde kullandığınız elektrikli aletlerin üzerinde “AC” ve “DC” simgelerini görmüşsünüzdür. “AC’ alternatif akımı; “DC” de doğru akımı ifade etmektedir.
Pil, akümülatör ve dinamo gibi doğru akım kaynakları, bazı araçların çalıştırılma¬sında kullanılmaktadır. Örneğin; akümülatörlerin doldurulmasında, elektroliz işlemlerin¬de, kaplamacılıkta, sabit hızlı motorların çalıştırılmasında, metro, tramvay, troleybüs gibi şehir içi ulaşım araçlarında, asansörlerde ve motorlu taşıtların motorlarına ilk hareketi vermede doğru akım kullanılır.
Doğru akım kaynaklarından elde edilen akımın şiddeti azdır. Doğru akım kayna¬ğı belli bir süre akım verebilir. Sürekli değildir.
Diğer bir akım türü de alternatif (dalgalı) akım dır. Alternatif akım, günlük yaşa¬mın her alanında kullanılmaktadır. Aydınlatma, ısıtma ve her türlü makinenin çalıştırıl¬masında alternatif akımdan yararlanılır.
Evlerde aydınlatma, ısıtma ve bazı araçların (buzdolabı, çamaşır makinesi, rad¬yo, televizyon vb.) çalıştırılmasında alternatif (dalgalı) akım kullanılır.
Alternatif akım kaynakları, doğru akım kaynaklarına göre daha uzun süreli ve is¬tenilen şiddette akım verir. Elde edilen akım daha ucuza gelir. Alternatif akım elde et¬meye yarayan düzeneklere alternatör ya da alternatif akım jeneratörü denir.
Elektrikle ilgili deneylerinizi yaparken kesinlikle alternatif akım kullanmayınız. Bu,tehlikeli sonuçlar doğurur. Deneylerinizi doğru akım üreten pillerle yapınız.
Alternatif akım Jeneratörü:
Alternatif akım, değişen akım demektir.
Eşit zaman aralıkları ile yön değiştirme ve akım elde etmeye yarayan
sisteme alternatif akım jeneratörü de
Manyetik alan içinde hareket eden tel çerçeveye bağlı fırçalardan
akım dış devreye alınır. Tel çerçevenin manyetik alan içinde tam bir dönüş yapması demek, akımın yönünün iki kez değişmesi demektir.
Elde edilen alternatif akım doğru akıma çevrilebilir.
Alternatif akımın gerilimini artırmak içinde transformatörleri kullanırız.
Evlerimize gelen elektrik, alternatif akımdır. Evdeki tüm aletler ve lambalarımız
bu akımla çalışır.
Pil ve akümülatörler doğru akım verirler. Akım yönü (+) dan (—) ye doğ¬rudur. Ancak bu üreteçlerde kimyasal enerji elektrik enerjisine çevrilmekte¬dir. Oysa jeneratörlerde mekanik enerjiden, elektrik enerjisi elde edilir.
Doğru akım Jeneratörü:
Manyetik alan içindeki tel çerçevenin uçlarındaki halkalara bağlı fırçalar, olu¬şan indüksiyon akımının yönünün değişmeden dış devreye aktarılmasını Sağlar.
Bisikletlerde kullanılan dinamo, bir doğru akım jeneratörüdür. Ancak unutulma¬ması gereken, alternatif akımın daha kolay elde edilmesinden dolayı, elde edilen al¬ternatif akımı doğru akıma çevirmek daha uygundur.
Adaptör:Alternatif akımı doğru akıma çeviren doğrultuculardır.
Elektrik enerjisi birimi Joule; Güç birimi Watt. 1000 watt = 1 kwatt P = W / t
Dalgalı akım üreten jeneratörlere alternatör,Doğru akım üreten jeneratörlere dinamo nedir ?
Alternatif akım gerilimini yükselten ve alçaltan araçlara transformatör denir.
Elektrik enerjisinin bir bölümünün termik santrallerden elde edildiğini, bu santral¬lerin çalışması için de kömür, petrol gibi fosil yakıtların gerektiğini biliyorsunuz. Fosil ya¬kıtlar yenilenemez enerji kaynaklarındandır.
Enerji tüketiminde yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmak daha akılcı bir yol¬dur. Yenilenebilir enerji kaynakları su, rüzgar ve güneş enerjisidir.
İster yenilenebilir, isterse yenilenemez enerji kaynakları ile elde edilsin, enerjinin tutumlu kullanılması gerekir. Evlerimizde kullandığımız elektrikli aletler yaşantımızı ko¬laylaştırır. Ancak bu aletleri kullanırken harcadığımız elektrik enerjisinin sadece bize ait olmadığını; tüm topluma, hatta gelecek nesillere ait olduğunu unutmamalıyız. Bu ne¬denle evde ve okulda, elektrik enerjisini tutumlu kullanmak için bazı önlemler almalıyız.
Bu önlemleri şöyle sıralayabiliriz:
• Kullanılmayan alanların elektrik lambalarını söndürünüz.
• Bulunduğunuz yerde işiniz bittikten sonra lambayı söndürünüz.
• Gündüz yapabileceğiniz işleri geceye bırakmayınız.
• Radyo, televizyon gibi elektrikli aletleri boş yere çalıştırmayınız.
• Elektrikli ev aletlerini kullanılma kılavuzlarına uygun şekilde kullanınız.
• Elektrikli ısıtıcılar yerine katı veya sıvı yakıtlı ısıtıcıları tercih ediniz.
• Buzdolabının kapısını sık sık açmayınız. Karlanma ve buzlanma varsa sık sık eritiniz. Buzdolabınızı, en düşük yeterli soğutmayı sağlayacak şekilde ayarlayınız.
• Isı yalıtımına özen gösteriniz. Böylece daha çok enerji tasarrufu sağlamış olur¬sunuz.
• Çok fazla ışığa gereksinim olmayan yerlerde (banyo, tuvalet vb) gücü az olan ampulleri kullanınız.
• Elektrik enerjisini boşa harcayanları uyarınız.
Elektrik kullanımında dikkat edilecek hususlardan biri de elektriğin kazaya neden olmayacak biçimde güvenli kullanılmasıdır. Bilinçsizce kullanılmak istenen elektrik,kazalara neden olur ve kazalar ölümle sonuçlanabilir.Elektriğin kullanılması ve kazalardan korunma konusunda halk eğitilmelidir.
Siz de sınıfça hazırlayacağınız “elektrik kazaları ve korunma yöntemleri” konulu bir broşür ile ailenizin ve yakın çevrenizin eğitimine katkıda bulunabilirsiniz.
Çevremizin az zarar görmesi için yenilenebilir enerji kaynaklarını kullanmamız gerekir. Çünkü fosil yakıtlarla elde edilen enerji, çevreyi kirletmekte ve zamanla yok olmaktadır.
Elektrik enerjisinin üretiminde, kullanımında, dağıtılmasında ve çoğaltılmasında akılcı bir yol izlenmelidir.
