Mıknatıslar gizemli görünüyor. Görünmeyen kuvvetler manyetik malzemeleri bir araya getirir veya bir mıknatısın hareketiyle onları birbirinden uzaklaştırır. Mıknatıslar ne kadar güçlü olursa, çekim veya itme de o kadar güçlü olur. Ve elbette, Dünya'nın kendisi bir mıknatıstır. Bazı mıknatıslar çelikten yapılırken, diğer mıknatıs türleri de mevcuttur.
TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)
Manyetit doğal bir manyetik mineraldir. Dönen Dünya çekirdeği bir manyetik alan oluşturur. Alnico mıknatıslar, daha az miktarda alüminyum, bakır ve titanyum içeren alüminyum, nikel ve kobalttan yapılmıştır. Seramik veya ferrit mıknatıslar, demir oksitle alaşımlanmış baryum oksit veya stronsiyum oksitten yapılır. İki nadir toprak mıknatısı, eser elementler (demir, bakır, zirkon) ve neodimiyum demir bor mıknatıslar ile bir samaryum-kobalt alaşımı içeren samaryum kobalttır.
Mıknatısların ve Manyetizmanın Tanımlanması
Manyetik alan oluşturan ve diğer manyetik alanlarla etkileşime giren herhangi bir nesne bir mıknatıstır. Mıknatısların pozitif bir ucu veya kutbu ve negatif bir ucu veya kutbu vardır. Mıknatıs alanının çizgileri, pozitif kutuptan (kuzey kutbu olarak da adlandırılır) negatif (güney) kutba doğru hareket eder. Manyetizma, iki mıknatıs arasındaki etkileşimi ifade eder. Zıt kutuplar birbirini çeker, yani bir mıknatısın artı kutbu ile başka bir mıknatısın eksi kutbu birbirini çeker.
Mıknatıs Çeşitleri
Üç genel mıknatıs türü vardır: kalıcı mıknatıslar, geçici mıknatıslar ve elektromıknatıslar. Kalıcı mıknatıslar, manyetik kalitelerini uzun süreler boyunca korurlar. Geçici mıknatıslar manyetizmalarını hızla kaybederler. Elektromıknatıslar, bir manyetik alan oluşturmak için elektrik akımı kullanır.
Kalıcı mıknatıslar
Kalıcı mıknatıslar, manyetik özelliklerini uzun süre korurlar. Kalıcı mıknatıslardaki değişiklikler, mıknatısın gücüne ve mıknatısın bileşimine bağlıdır. Değişiklikler genellikle sıcaklıktaki değişikliklerden (genellikle artan sıcaklık) kaynaklanır. Curie sıcaklığına kadar ısıtılan mıknatıslar, atomlar manyetik etkiye neden olan konfigürasyonun dışına kaydığı için manyetik özelliklerini kalıcı olarak kaybeder. Kaşif Pierre Curie için adlandırılan Curie sıcaklığı, manyetik malzemeye bağlı olarak değişir.
Doğal olarak oluşan kalıcı bir mıknatıs olan manyetit, zayıf bir mıknatıstır. Daha güçlü kalıcı mıknatıslar Alnico, neodimiyum demir bor, samaryum-kobalt ve seramik veya ferrit mıknatıslardır. Bu mıknatısların tümü, kalıcı mıknatıs tanımının gereksinimlerini karşılar.
Manyetit
Lodestone olarak da adlandırılan manyetit, Çinli yeşim avcılarından dünya gezginlerine kadar uzanan kaşiflerden pusula iğneleri sağladı. Mineral manyetit, demir düşük oksijenli bir atmosferde ısıtıldığında oluşur ve demir oksit bileşiği Fe ile sonuçlanır.3Ö4. Manyetit şeritleri pusula görevi görür. Pusulaların tarihi MÖ 250 yılına kadar uzanmaktadır. Çin'de, güney işaretçileri olarak adlandırıldılar.
Alnico Alaşımlı Mıknatıslar
Alnico mıknatıslar, yüzde 35 alüminyum (Al), yüzde 35 nikelden oluşan bir bileşikten yapılan yaygın olarak kullanılan mıknatıslardır. (Ni) ve yüzde 15 kobalt (Co), yüzde 7 alüminyum (Al), yüzde 4 bakır (Cu) ve yüzde 4 titanyum (Ti). Bu mıknatıslar 1930'larda geliştirildi ve 1940'larda popüler oldu. Alnico mıknatıslar üzerinde sıcaklığın diğer yapay olarak oluşturulmuş mıknatıslardan daha az etkisi vardır. Alnico mıknatıslar daha kolay demanyetize edilebilir, bu nedenle Alnico bar ve at nalı mıknatısların demanyetize olmamaları için uygun şekilde saklanması gerekir.
Alnico mıknatıslar, özellikle hoparlör ve mikrofon gibi ses sistemlerinde birçok şekilde kullanılmaktadır. Alnico mıknatısların avantajları arasında yüksek korozyon direnci, yüksek fiziksel dayanıklılık (kolayca yontmayın, çatlamayın veya kırılmayın) ve yüksek sıcaklık direnci (540 santigrat dereceye kadar) bulunur. Dezavantajları, diğer yapay mıknatıslardan daha zayıf manyetik çekmeyi içerir.
Seramik (Ferrit) Mıknatıslar
1950'lerde yeni bir mıknatıs grubu geliştirildi. Seramik mıknatıslar olarak da adlandırılan sert altıgen ferritler, manyetik özelliklerini kaybetmeden daha ince dilimler halinde kesilebilir ve düşük seviyeli demanyetize edici alanlara maruz bırakılabilir. Ayrıca yapmak ucuzdur. Moleküler altıgen ferrit yapısı, hem demir oksitle alaşımlanmış baryum oksitte (BaOed6Fe) oluşur.2Ö3) ve demir oksit ile alaşımlı stronsiyum oksit (SrO∙6Fe2Ö3). Stronsiyum (Sr) ferrit biraz daha iyi manyetik özelliklere sahiptir. En yaygın olarak kullanılan kalıcı mıknatıslar, ferrit (seramik) mıknatıslardır. Maliyetin yanı sıra seramik mıknatısların avantajları arasında iyi demanyetizasyon direnci ve yüksek korozyon direnci bulunur. Ancak kırılgandırlar ve kolayca kırılırlar.
Samaryum-Kobalt Mıknatıslar
Samaryum-kobalt mıknatıslar 1967'de geliştirildi. SmCo'nun moleküler bileşimine sahip bu mıknatıslar5, ilk ticari nadir toprak ve geçiş metali kalıcı mıknatısları oldu. 1976'da, Sm moleküler yapısına sahip eser elementler (demir, bakır ve zirkon) içeren bir samaryum kobalt alaşımı geliştirildi.2(Co, Fe, Cu, Zr)17. Bu mıknatıslar, yaklaşık 500 C'ye kadar daha yüksek sıcaklıktaki uygulamalarda kullanım için büyük potansiyele sahiptir, ancak malzemelerin yüksek maliyeti, bu tip mıknatısın kullanımını sınırlar. Samaryum, nadir toprak elementleri arasında bile nadirdir ve kobalt stratejik bir metal olarak sınıflandırılır, bu nedenle kaynaklar kontrol edilir.
Samaryum-kobalt mıknatıslar nemli koşullarda iyi çalışır. Diğer avantajları arasında yüksek ısı direnci, düşük sıcaklıklara (-273 C) direnç ve yüksek korozyon direnci sayılabilir. Ancak seramik mıknatıslar gibi samaryum-kobalt mıknatıslar da kırılgandır. Belirtildiği gibi daha pahalıdırlar.
Neodimiyum Demir Bor Mıknatıslar
Neodimiyum demir bor (NdFeB veya NIB) mıknatıslar 1983 yılında icat edildi. Bu mıknatıslar, bir nadir toprak elementi olan yüzde 70 demir, yüzde 5 bor ve yüzde 25 neodimyum içerir. NIB mıknatısları hızla paslanır, bu nedenle üretim sürecinde genellikle nikel olmak üzere koruyucu bir kaplama alırlar. Nikel yerine alüminyum, çinko veya epoksi reçine kaplamalar kullanılabilir.
NIB mıknatısları bilinen en güçlü kalıcı mıknatıslar olmasına rağmen, diğer kalıcı mıknatısların en düşük Curie sıcaklığına, yaklaşık 350 C'ye (bazı kaynaklarda 80 C kadar düşük diyorlar) sahiptirler. Bu düşük Curie sıcaklığı, endüstriyel kullanımlarını sınırlar. Neodimiyum demir bor mıknatıslar, cep telefonları ve bilgisayarlar dahil olmak üzere ev elektroniğinin önemli bir parçası haline geldi. Neodimiyum demir bor mıknatıslar ayrıca manyetik rezonans görüntüleme (MRI) makinelerinde de kullanılmaktadır.
NIB mıknatıslarının avantajları arasında güç-ağırlık oranı (1,300 kata kadar), insan için uygun sıcaklıklarda demanyetizasyona karşı yüksek direnç ve maliyet etkinliği yer alır. Dezavantajları arasında daha düşük Curie sıcaklıklarında manyetizma kaybı, düşük korozyon direnci (eğer kaplama hasarlıdır) ve kırılganlık (diğer mıknatıslarla veya diğer mıknatıslarla ani çarpışmalarda kırılabilir, çatlayabilir veya metaller. (NIB mıknatıslarını kullanan bir etkinlik olan Manyetik Meyve için Kaynaklara bakın.)
Geçici Mıknatıslar
Geçici mıknatıslar, yumuşak demir malzemeler olarak adlandırılanlardan oluşur. Yumuşak demir, atomların ve elektronların bir süre mıknatıs gibi davranarak demir içinde hizalanabilmeleri anlamına gelir. Manyetik metaller listesi, çivi, ataç ve demir içeren diğer malzemeleri içerir. Geçici mıknatıslar, bir manyetik alana maruz kaldıklarında veya bir manyetik alana yerleştirildiğinde mıknatıs olurlar. Örneğin, bir mıknatıs tarafından ovuşturulan bir iğne, mıknatıs elektronların iğne içinde hizalanmasına neden olduğu için geçici bir mıknatıs haline gelir. Manyetik alan veya mıknatısa maruz kalma yeterince güçlüyse, yumuşak ütüler en azından ısı, şok veya zaman atomların hizalarını kaybetmesine neden olana kadar kalıcı mıknatıslar haline gelebilir.
Elektromıknatıslar
Üçüncü tip mıknatıs, elektrik bir telden geçtiğinde ortaya çıkar. Telin yumuşak bir demir çekirdeğin etrafına sarılması manyetik alanın gücünü arttırır. Elektriği arttırmak manyetik alanın gücünü arttırır. Elektrik telden geçtiğinde mıknatıs çalışır. Elektron akışını durdurursanız manyetik alan çöker. (Elektromanyetizmanın PhET simülasyonu için Kaynaklara bakın.)
Dünyanın En Büyük Mıknatısı
Dünyanın en büyük mıknatısı aslında Dünya'dır. Dünyanın sıvı demir-nikel dış çekirdeğinde dönen katı demir-nikel iç çekirdeği, bir dinamo gibi davranarak bir manyetik alan oluşturur. Zayıf manyetik alan, Dünya ekseninden yaklaşık 11 derece eğik bir çubuk mıknatıs gibi davranır. Bu manyetik alanın kuzey ucu çubuk mıknatısın güney kutbudur. Zıt manyetik alanlar birbirini çektiği için, bir manyetik pusulanın kuzey ucu, kuzey kutbunun yakınında bulunan Dünya'nın manyetik alanının güney ucunu gösterir. başka bir şekilde, Dünya'nın güney manyetik kutbu aslında coğrafi kuzey kutbunun yakınında bulunur, ancak genellikle güney manyetik kutbunun kuzey manyetik olarak etiketlendiğini göreceksiniz. kutup).
Dünyanın manyetik alanı, Dünya'yı çevreleyen manyetosferi oluşturur. Güneş rüzgarının manyetosfer ile etkileşimi, Aurora Borealis ve Aurora Australis olarak bilinen kuzey ve güney ışıklarına neden olur.
Dünyanın manyetik alanı ayrıca lav akıntılarındaki demir minerallerini de etkiler. Lavdaki demir mineralleri, Dünya'nın manyetik alanıyla aynı hizadadır. Bu hizalanmış mineraller, lav soğudukça "donar". Orta Atlantik sırtının her iki tarafındaki bazalt akışlarındaki manyetik hizalama çalışmaları, Sadece Dünya'nın manyetik alanının tersine çevrilmesi için değil, aynı zamanda levha teorisi için de kanıt tektonik.
