Elinize bir mıknatıs aldınız ve demir bir bilyeye doğru yaklaştırdınız. Siz henüz o demir bilyeye dokunmamışken bilye bir anda harekete geçer ve mıknatısa doğru yaklaşır. Ne kadar da garip değil mi? Peki, mıknatıs bir şeyleri nasıl itip çekebiliyor? Bu özelliği nereden geliyor? Neden mıknatıs bazı maddeleri etkileyebilirken bazılarını etkileyemiyor? Gelin bu seferki videomuzda manyetik alan üreten nesne olarak tanımlayabileceğimiz mıknatısları daha yakından tanıyalım.
(intro)
Mıknatısların bazı metalleri nasıl çektiğini anlayabilmemiz için paramanyetizma, diyamanyetizma ve ferromanyetizma adındaki üç kavramı anlamamız lazım. Ama buna geçmeden önce mıknatısların çalışma mantığını öğrenmek daha iyi olacaktır. Mıknatıslar manyetik alan üreten nesnelerdir. Manyetik alanı kütleçekime benzetebiliriz. Yani nasıl ki kütlesi olan her cisim bir kütleçekim oluşturuyorsa aynı şekilde hareket eden tüm yüklü parçacıklar bir manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan bazen doğada insan eli değmeden var olabilirken bazen de insan müdahalesiyle mıknatıs üretilebilir. Mesela bir elektrik telinden akım geçirirseniz yüklü parçacıkları harekete zorlamış olursunuz ve bu da manyetik alan oluştuğu anlamına gelir. Akım taşıyan tel kıvrılırsa, oluşturduğu manyetik alan yoğunlaşmaya başlar. Kıvrımların sayısı arttırılarak manyetik alanın yoğunluğu arttırılabilir ve doğal bir mıknatıstan çok daha güçlü çekim kuvvetleri oluşturulabilir. Bu amaçla içine demir çekirdek yerleştirilerek elektromıknatıs elde edilir.
Bunun haricinde doğada da manyetik alana sahip doğal mıknatıslar bulunur. Özellikle toprağın altından çıkarılan manyetit madeni oldukça güçlü bir mıknatıstır. İşte bu yapay ve doğal mıknatısları kullanarak zayıf veya güçlü olmalarına göre başka manyetik alan kaynaklarını çekebilirsiniz. Veya kutup uçlarına göre itebilirsiniz de. Mıknatısların nasıl oluştuğunu anladığımıza göre nasıl çalıştıklarına geçebiliriz artık. İşte burada paramanyetizma, diyamanyetizma ve ferromanyetizma özellikleri devreye giriyor.
Atomların manyetik özellikleri tamamen elektronlarının uzayda nasıl yöneldiğine bağlı. Her atomun sahip olduğu elektronlardan sadece iki tanesi aynı uzaysal yönelimde ve katmanda olabilir. Ve bir katmandaki bütün uzaysal yönelimlere birer elektron yerleşmeden aynı yönelime ikinci bir elektron yerleşemez. Buna Pauli İlkesi denir. Aynı uzaysal yönelimde biri spin aşağı diğeri spin yukarı olmak üzere iki elektron bulunabilir. Bu şu demek, elektronlardan biri saat yönünde kendi etrafında dolanırken diğeri tam tersi yönde dolanır. Başta yaptığımız tanımda ne demiştik? Hareket eden tüm yüklü parçacıklar bir manyetik alan oluşturur. Evet, bu iki zıt spinli elektron manyetik alan oluşturabiliyor. Ancak şöyle bir ayrıntı var, spin yönleri zıt olduğundan manyetik alan yönleri birbirinin tam zıddı. Durum böyle olunca bu iki elektron birbirlerinin ürettiği manyetik alanı sönümlemiş oluyor. İşte bu şekilde son katmanında ikişer elektron bulundurduğu için kendi kendine manyetik alanını sönümleyen atomlara diyamanyetik diyoruz. Kendi içinde manyetik alanını sönümlediğinden dolayı dışarıdan bir manyetik alana maruz bırakıldığında bu manyetik alan tarafından etkiye uğramıyor. Çünkü sönümlenmemiş bir manyetik alan yok ve bu yüzden çekim isteği oluşmuyor. Yani diyamanyetik olan elementler manyetik alandan fazla etkilenmez. Örneğin; helyum, berilyum, çinko, cıva gibi elementler diyamanyetiktir.
Bir de bunun tam tersi olan duruma gelelim, yani paramanyetizmaya. Eğer aynı uzaysal yönelimde iki zıt spinli elektron yoksa bu tür atomlara paramanyetik atom denir. Çünkü zıt spinli elektronlar birbirini sönümleyemediği için baskın bir manyetik alanları vardır. Bu yüzden dışarıdan bir manyetik alana maruz bırakıldıklarında anlaşılır şekilde etkilenirler. Yani paramanyetik olan elementler manyetik alandan etkilenir. Örneğin potasyum, alüminyum, oksijen, kalay paramanyetiktir.
Son olarak da ferromanyetizma kaldı. Aslında ferromanyetizma, paramanyetizmanın biraz daha güçlü olması durumu. Demir, kobalt ve nikel elementleri karakteristik yapıları gereği diğer paramanyetik elementlere göre manyetik alandan daha çok etkileniyorlar. Aynı zamanda maruz bırakılan manyetik alan ortadan kaldırılsa bile ferromanyetizma etkisi devam ediyor. Bu şekilde tanım üzerinden gidince anlamakta zorluk çekmiş olabilirsiniz, hemen bir örnekle açıklayalım.
Diyamanyetik bir element olan berilyuma kuvvetli bir mıknatıs yaklaştırdığınızı düşünün. Bu durumda berilyum mıknatıs tarafından çekilmez. Eğer aynı mıknatısı paramanyetik olan alüminyuma yaklaştırırsanız alüminyum bu manyetik alandan etkilenir ve mıknatısa doğru yaklaşmaya başlar. Bir de mıknatısı ferromanyetik bir element olan demire yaklaştırdığımızı düşünelim. Demir atomlarının uzaydaki elektron yönelim ve dizilimleri oldukça simetriktir. Bu yüzden sönümleme olayı neredeyse sıfırdır –ki paramanyetik elementler diyamanyetikler kadar olmasa da kendi içinde sönümlenir- bu da manyetik etkinin süreklileşmesi anlamına gelir. Yani eğer bir demire mıknatıs tutarsanız ve biraz sonra çekerseniz o demir aynı mıknatıs gibi başka demirleri çekebilir. Tabii bir süre sonra bu etkisi kaybolacaktır. Bunu kendiniz de deneyebilirsiniz. Bir toplu iğneye bir süre mıknatısı değdirin ve mıknatısı çektikten sonra hızlıca o iğneyi başka bir iğneye yaklaştırın. Göreceksiniz ki iğne öbür iğneyi çekecektir. Kullandığınız ferromanyetik maddenin kütlesi ne kadar fazlaysa bu mıknatıslanmayı o kadar uzun süre koruyabilecektir.
Bazı maddelerin yönelim ve dizilimiyse o kadar açıları ayarlanmıştır ki bu maddeler kendi kendilerine manyetik alanı gözle görülür bir şekilde oluşturabilirler. Manyetit yani mıknatıs taşı bu şekilde harika bir bağ örgüsüne sahiptir. Böylece hiçbir müdahaleye gerek kalmadan manyetik alan oluşturabilirler ve bu manyetik alan oldukça güçlüdür. En çok kullanılan mıknatıs türü doğal bir maden olan manyetit taşıyla yapılan mıknatıslardır.
İşte mıknatıslar bu mantıkla çalışır ve maddeleri bu şekilde kendilerine çekelerler. Böylece bir videomuzun daha sonuna geldik. Videolarımızdan haberdar olmak için abone olmayı ve bizlere destek olmak için videoyu beğenmeyi unutmayın.
0 Yorum