Mıknatısları Güçlü Yapan Nedir?

Manyetizma, mıknatıslar tarafından üretilen kuvvet alanının adıdır. Mıknatıslar sayesinde belirli metalleri belli bir mesafeden çeker ve görünür bir neden olmaksızın yakınlaşmalarını sağlar. Aynı zamanda mıknatısların birbirini etkileme aracıdır. Tüm mıknatısların “kuzey” ve “güney” kutupları olarak adlandırılan iki kutbu vardır. Manyetik kutuplar gibi birbirini çekerken, manyetik kutupların aksine birbirini iter. birçok farklı var mıknatıs çeşitleri çok çeşitli güç seviyeleri ile. Bazı mıknatıslar ancak buzdolabına kağıt tutacak kadar güçlüdür. Diğerleri arabaları kaldıracak kadar güçlüdür.

Mıknatısları neyin güçlü kıldığını anlamak için manyetizma biliminin tarihi hakkında bir şeyler anlamalısınız. 19. yüzyılın başlarında, elektriğin varlığı gibi manyetizmanın varlığı da iyi biliniyordu. Bunlar genellikle tamamen ayrı iki fenomen olarak düşünüldü. Ancak 1820'de fizikçi Hans Christian Oersted, elektrik akımlarının manyetik alanlar oluşturduğunu kanıtladı. Kısa bir süre sonra, 1855'te başka bir fizikçi olan Michael Faraday, değişen manyetik alanların elektrik akımları üretebileceğini kanıtladı. Böylece elektrik ve manyetizmanın aynı fenomenin parçası olduğu gösterildi.

Tüm maddeler atomlardan yapılmıştır ve tüm atomlar küçük elektrik yüklerinden yapılmıştır. Her atomun merkezinde, pozitif elektrik yüklü küçük, yoğun bir madde yığını olan çekirdek bulunur. Her çekirdeği çevreleyen, atom çekirdeğinin elektriksel çekimi ile yerinde tutulan, biraz daha büyük bir negatif yüklü elektron bulutudur.

Elektronlar sürekli hareket halindedir. Parçası oldukları atomların etrafında dönmenin yanı sıra hareket ederler ve hatta bazı elektronlar bir atomdan diğerine hareket eder. Hareket eden her elektron küçük bir elektrik akımıdır, çünkü elektrik akımı sadece hareketli bir elektrik yüküdür. Bu nedenle, Oersted'in gösterdiği gibi, her atomdaki her elektron kendi küçük manyetik alanını üretir.

Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı'ndan Kristen Coyne'e göre, çoğu malzemede bu küçük manyetik alanlar birçok farklı yöne işaret ediyor ve bu nedenle birbirlerini iptal ediyor. Kuzey kutupları çoğu zaman güney kutuplarının yanındadır ve tüm nesnenin net manyetik alanı sıfıra yakındır.

Bazı malzemeler harici bir manyetik alana maruz kaldığında bu resim değişir. Dış manyetik alan, tüm bu küçük manyetik alanları hizaya girmeye zorlar. Kuzey kutbu, tüm küçük kuzey kutuplarını aynı yöne doğru iter: ondan uzağa. Tüm küçük manyetik güney kutuplarını kendine doğru çekiyor. Bu, malzemenin içindeki küçük manyetik alanların etkilerini bir araya getirmesini sağlar. Sonuç, bir bütün olarak nesnede güçlü bir net manyetik alandır.

Uygulanan harici manyetik alan ne kadar güçlü olursa, ortaya çıkan manyetizasyon o kadar büyük olur. Bu, bir mıknatısın ne kadar güçlü olduğunu belirleyen faktörlerin ilkidir. İkincisi, mıknatısın yapıldığı malzeme türüdür. Farklı malzemeler, farklı güçlerde mıknatıslar üretir. Yüksek manyetik geçirgenliğe sahip olanlar (manyetik alanlara ne kadar duyarlı olduklarının bir ölçüsüdür) en güçlü mıknatısları oluşturur. Bu nedenle, en güçlü mıknatıslardan bazılarını yapmak için saf demir kullanılır.