Mıknatıslar ve Elektrik Nasıl İlişkilidir?

Manyetizma ve elektrik, günlük dünyanın daha gizemli fenomenlerinden ikisidir. Elektrik, mikroskobik altı yüklü parçacıkların bir malzeme içindeki hareketidir. Bir evin kabloları arasında hareket eden bu yük akışı veya “akım”, modern alet ve cihazların ihtiyaç duyduğu elektrik enerjisini sağlar. Manyetizma, mıknatısların diğer mıknatısları ve belirli metalleri belli bir mesafede hareket ettirmesine izin veren görünmez bir kuvvettir. Görünüşte çok farklı şeyler olsa da, manyetizma ve elektrik aslında çok yakından ilişkilidir.

1820'de Danimarkalı fizikçi Hans Christian Orsted, elektrikle deneyler yaparken olağandışı bir şey fark etti. Bir telden elektrik akımı geçtiğinde, yakındaki bir pusulanın iğnesinin hareket edeceğini buldu. Bunu yapabilen tek şey bir manyetik alandı. Orsted, bir elektrik akımının bir manyetik alan oluşturduğunu keşfetmişti.

Michael Faraday, Orsted'in keşfini duyduktan sonra, elektrik akımları manyetik alanlar yaratabiliyorsa, manyetik alanların da elektrik akımları üretebilmesi gerektiğine inanıyordu. 1831'de Faraday fikrini test etmek için bir dizi deney yaparken, bir telin yanında hareket eden bir mıknatısın o telde bir elektrik akımının akmasına neden olabileceğini keşfetti.

Mıknatısın güç üretmek için hareket etmesine bile gerek yoktu. Önemli olan, telin etrafındaki manyetik alanın değişmesi gerektiğiydi. Bu değişiklik, hareketli bir mıknatıstan veya mıknatısı sabit tutup bobini hareket ettirmekten veya bir elektromıknatısın gücünü artırıp azaltarak olabilir. Değişen bir manyetik alanın bir iletkende bir elektrik akımı indükleyeceği ilkesi, elektromanyetik indüksiyon yasası olarak bilinir hale geldi.

Orsted'in keşfi, mıknatısların neden diğer nesneleri hareket ettirebilen manyetik alanlara sahip olduğunu gösteriyor. Bütün maddeler atomlardan oluşur. Yüklü elektronlar yoğun bir atom çekirdeğinin yörüngesinde döner. Akımın olduğu her şey hareketli bir elektrik yüküdür. Bu, doğadaki her atomun küçük bir elektrik akımıyla çevrili olduğu anlamına gelir, bu da tüm atomların küçük bir manyetik alana sahip olduğu anlamına gelir, çünkü Orsted'in gösterdiği gibi, elektrik akımları manyetik alanlar üretir. Çoğu malzemede, bu küçük atom mıknatısları her yöne işaret eder ve birbirlerinin etkilerini ortadan kaldırır. Bu nedenle çoğu malzeme manyetik değildir. Ancak bazı malzemelerde bu küçük mıknatıslar sıraya girerek güçlü bir manyetik alan oluşturur. Bu malzemeler mıknatıslardır ve neredeyse her zaman bir tür metaldir.

Orsted ve Faraday'in gösterdiği gibi, manyetizma ve elektrik birbiriyle çok yakından ilişkilidir. Her biri diğerini yaratabilecek gibi görünüyor. Doğal mıknatıslar bile, içinden doğru şekilde geçen tüm küçük elektrik akımları nedeniyle manyetiktir. Manyetizma ve elektriğin aynı olgunun iki farklı yönü olduğunu söylemek yanlış olmaz.