Mıknatıs

Mıknatıs

Mıknatıs, özkütlesi 2.7 gr/cm³ olan, manyetik alan üreten nesne veya malzemedir. Demir, nikel, kobalt gibi bazı metalleri çeker, bakır ve alüminyum gibi bazı metallere ve metal olmayan malzemelere etki etmez.

Mıknatıslık etkisi, malzemelerde iki karşılıklı uçta toplanır. Bu iki uca mıknatısın kuzey ve güney kutubu ismi verilir. İki mıknatısın eş kutupları birbirini iterken, zıt kutupları birbirini çeker.

Mıknatıslar, ferromanyetik yani bağıl manyetiklik geçirgenlikleri 1 den büyük olan maddelere etki etmektedirler. 25 °C de demir, nikel ve kobalt ferromanyetiktir. Demir (Fe), nikel (Ni) ve kobalt (Co) elementleri ile alaşım yapıldığı takdirde çoğu zaman ferromanyetizma özelliklerini korurlar.

Mıknatıs çeşitleri

Sabit mıknatıslar

Demir, kobalt, nikel oda ısısında ferromanyetik özelliğe sahiptir. Sabit mıknatıslar, mıknatıs taşı gibi doğada mıknatıslanmış halde bulunan maddeler olabileceği gibi, Alnico, NdFeB, Sm-Co,Sm-Fe mıknatıslar gibi yapay olarak hazırlanmış alaşımlar da olabilir.

Yapay mıknatıslar genelde elektrik motoru, hoparlörler gibi elektrik enerjisini hareket enerjisine veya hareket enerjisini elektrik enerjisine çeviren aletlerde kullanılır.

Elektromıknatıslar

En basit haliyle bir elektromıknatıs sarmal şekil verilmiş bir telin iki ucuna gerilim uygulanarak elde edilir. Sarmalın ortasına ferromanyetik bir cisim koyularak mıknatıslık özelliği yüzlerce kat arttırılabilir. Elektromıknatıslar, mıknatıslık özelliğini sadece telden akım geçtiği sürece korur. Oluşan manyetik alanın kuzey kutbunun yönü sağ el kuralı ile tespit edilebilir.

Elektromıknatıslar, elektrik motorları, parçacık hızlandırıcılar, röleler gibi cihazlarda, yüklü parçacıkları saptırmak veya elektrik enerjisini hareket enerjisine çevirmek gibi birçok amaç için kullanılırlar.

Mıknatısın Demanyetize Edilmesi

Mıknatısların manyetik özelliklerini kaybetmesi için birkaç farklı yöntem vardır. Bu yöntemler aşağıdaki gibi sıralanabilir:

1. Mıknatıs demir parçası ya da başka bir mıknatıs ile çarpıştırılır. Bu işlem manyetik özelliği azaltır.
2. Mıknatıs yoğun manyetik alan içinde hareket ettirilir.
3. Mıknatısı ısıtmak da bir yöntemdir. Mıknatıslar küri sıcaklıklarına (curie sıcaklığı) ısıtıldıkları zaman demanyetize olurlar.

Mıknatısın İki Kutbu

Mıknatısın kutupları etrafında oluşan manyetik alan çizgileri

Eski ve kısmen günümüzde de kullanılabilen bir kuram olan mıknatısın moleküler kuramına göre; mıknatıslanabilen cisimlerin içinde Kuzey (North) ve Güney (South) kutuplar bulunur. Cismin içindeki kutuplar, cisim mıknatıslanmadan önce moleküler seviyede düzensiz gruplar halindedir. Cisim manyetik hale geldiğinde, cismin içindeki bu grupların birçoğu aynı doğrultuya gelerek cismin toplam manyetik alanına katkıda bulunur. Böylece tek bir manyetik alan ve tam bir manyetik kutupluluk elde edilir.

Mıknatıslığın modern elektron kuramı da kısmen aynı noktaları kabul eder ama yük fikrini bırakır. Domain veya atom gruplarından meydana gelen tanecik fikrine ağırlık verir. Manyetiklik durumunun sebebini atom ve moleküllerin manyetik momentlerine ve dış etkilerle cismin içindeki manyetik kuvvetin paralelleştirilmesine bağlar.

Manyetik kuvvetin etkisi ile, kendisi manyetik olmadığı halde çekilen maddelere paramanyetik, itilen maddelere diyamanyetik denir. Paramanyetik maddelere örnek olarak alüminyum, baryum ve oksijen, diyamanyetik maddelere ise cıva, altın, bizmut, silisyum ve benzeri maddeler verilebilir.

Mıknatıslama

Demir, kobalt, nikel gibi manyetik herhangi bir metal aşağıdaki yöntemlerden biri veya birkaçı ile sabit mıknatıs haline getirilebilir.

1. Yeryüzünün manyetik alanına paralel şekilde yerleştirerek, çok şiddetli ve keskin bir darbe indirmek.
2. Bir mıknatısa temas ettirmek veya mıknatısın bir kutubuna sürtmek.
3. Cisimi ısıtmak ve soğurken yeryüzünün manyetik alanı yönüne çevirmek.

Mıknatısın Kullanım alanları

1. Feldspat temizleme ( Mika ve oksitli mineral ayrımı. )
2. Kil temizleme ( Demirli minerallerin ayrımı. )
3. Cam kumu temizleme ( Demir minerallerinin ayrımı. )
4. Yüksek kaliteli kuvars temizleme
5. Manyezit zenginleştirme ( Serpatin ve demirli bileşiklerin ayrımı )
6. Artıklardan metal kazanımı
7. Sahil ve Mineral kumlarının değerlendirilmesi ( İlmenit ve manyetik mineral ayrımı )
8. Kireç taşı ve dolamit temizleme
9. Döküm kumlarının temizlenmesi
10. Refrakter hammaddelerin işlenmesinde
11. Refrakter kalsine malzemelerinin temizlenmesi ( Tenör yükseltme )
12. Bor zenginleştirme ( Demirli içerikler, kil, arsenik ve mika uzaklaştırılması )
13. Kromit zenginleştirme
14. Boksit ( Tenör yükseltme )
15. Magnetik zenginleştirme
16. Atıklardan metal ayrımı
17. Ahşap, plastik, gıda vb. sektörlerde istenmeyen metallerin ayrılmasında
18. Sıvılar içindeki demir bileşiklerinin ayrılmasında
19. Ağır ortamlarda oluşturulan ağır ortamın geri kazanılmasında
20. Dökümden gelen metalin ayrımında
21. Seramik ve Cam sektöründe hammadde ve ara ürünlerde demir ve bileşiklerinin ayrılmasında
22. Öğütülmüş endüstriyel hammaddelerin ve gıda ürünlerinin prosess sırasında demir kirliliklerinin ayrımında kullanılır.
23. Yüksek alan şiddetli magnetik çubuklar, seramik, cam, gıda, plastik, madeni yağ, boyalar, kuru ve sıvı ortamlarda demir ve diğer magnetik metallerin tutulmasını sağlar
24. Denizciler pusula ile yönlerini bulurlar.
25. Hurda yığınları arasındaki demir parçalarının ayıklanmasında
26. Vinçler de ağır yükleri kaldırmak için elektro mıknatıs kullanılır.
27. Elektrik motorlarında,kapı zillerinde,telgraf ve telefon gibi araçlarda
28. Elektrik santrallerinde jeneratörlerde elektrik elde etmek için kullanılır
29. Hızlı trende raylarda ve treninde sürtünmeyi azaltmak için kullanılır.
30. Asansör sistemlerinde sayısal kat bilgisi oluşturmak için raylar üzerine yerleştirilir.

Manyetik Kuvvet

Mıknatısların belirli bir mesafeden etki edeceği kuvvet olarak tanımlanır.

Bir Mıknatısın Çekim Gücü

Bir kalıcı mıknatısın veya elektro mıknatısın bir nesneye uyguladığı kuvvetin hesabı Maxwell denklemlerine göre:

$F={{B^{2}A} \over {2\mu _{0}}}$

Semboller

F Kuvvet (SI birimi: newton)

A Etki edecek manyetik kutbun alanı (metre kare)

B Mıknatısın manyetik alanı

Eğer mıknatıs dikey konumda bir kütleyi kaldırmak için kullanılacaksa, m kaldırma kuvveti kilogram olarak:

$m={{B^{2}A} \over {2\mu _{0}g_{n}}}$.

Kaynakça

Wikimedia Commons'ta Mıknatıs ile ilgili çoklu ortam kategorisi bulunur.

Dış bağlantılar

• Mıknatıs yapımı16 Mart 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (video)