Manyetik Alan Nasıl Hesaplanır

1. Manyetik alan matematiksel olarak vektör alanı olarak tarif edilir. Bu vektör alanı noktalı bir alan üzerine vektörlerin çizilmesiyle doğrudan gösterilebilir. Her vektör pusulanın gösterdiği yönü işaret eder ve uzunluğu manyetik kuvvetin büyüklüğüne bağlıdır. Birçok küçük pusulayı noktalı alan örüntüsünde dizmek ve bu alanı manyetik alana koymak bu tekniği tasvir eder. Buradaki tek fark, pusulanın alanın büyüklüğünü göstermemesidir.
2. Bir vektör alanının içerdiği bilgiyi göstermenin alternatif yolu alan çizgilerini kullanmaktır. Bu yöntemde noktalı alan şeklinden vazgeçeriz ve vektörleri düz çizgilerle birbirine bağlarız. İstediğimiz kadar çizgi çizebiliriz. Alan-çizgi tanımlamasının şöyle kullanışlı özellikleri vardır:
   • Manyetik alan çizgileri asla kesişmez.
3. Manyetik alan çizgileri manyetik alanın güçlü olduğu bölgelerde doğal olarak kümelenir. Yani, manyetik alan çizgilerinin yoğunluğu o bölgedeki alanın gücünü gösterir.
   • Manyetik alan çizgileri herhangi bir yerde başlamaz veya bitmez, daima kapalı döngüler oluştururlar ve manyetik bir maddenin içinde devam ederler (ancak bazen bu şekilde çizilmezler).
4. Alanın yönünü gösterebilmek için bir yola ihtiyaç duyarız. Bu genellikle çizgi boyunca ok uçları çizilerek yapılır. Bazen ok uçları çizilmez ve yönü başka bir yolla göstermek zorunda kalırız. Tarihsel sebeplerden ötürü, bir bölgeyi 'kuzey', bir diğer bölgeyi ise 'güney' olarak işaretlemek ve alan çizgilerini sadece bu 'kutuplardan' çizmek gibi bir uygulama vardır. Alanın kuzeyden güneye giden çizgileri izlediği varsayılır. Kesinlikle rastgele olmasına ve bu konumlarda özel bir şey olmamasına karşın, genellikle 'N' (kuzey) ve 'S' (güney) harfleri manyetik alan kaynağının uç noktalarına yerleştirilir.
   • Alan çizgileri gerçek dünyada çok kolay görselleştirilebilir. Bu, genelde demir tozlarının manyetik bir şeyin yakınındaki bir yüzeye atılmasıyla yapılır. Her bir toz kuzey ve güney kutbu olan minik bir mıknatıs gibi davranır. Tozlar doğal olarak birbirinden ayrılır çünkü benzer kutuplar birbirini iter. Sonuçta alan çizgilerini andıran bir şekil oluşur. Genel şekil hep aynı olsa da, toz çizgilerinin tam konum ve yoğunluğu tozların nasıl düştüklerine, boyutlarına ve manyetik özelliklerine bağlıdır.

1. Bir kablodan, örneğin onu bir pile bağlayarak, akım geçmesini sağlayabiliriz. Akımı (hareket halindeki yük miktarı) artırdığımızda, alan da orantılı olarak artar. Kablodan uzaklaştıkça gözlemlediğimiz alan uzaklıkla orantılı olarak azalır. Bu durum Amper Yasası ile açıklanır. Kısaca şöyle söyleyebiliriz: II akımı taşıyan uzun düz bir telden rr kadar uzaklıktaki manyetik alanın denklemi şudur:

B=2πrμ0​I​B, equals, start fraction, mu, start subscript, 0, end subscript, I, divided by, 2, pi, r, end fraction

Burada μ0​mu, start subscript, 0, end subscriptboşluğun geçirgenliği olarak bilinen özel bir sabittir. μ0​=4π⋅10−7T⋅m/Amu, start subscript, 0, end subscript, equals, 4, pi, dot, 10, start superscript, minus, 7, end superscript, space, T, dot, m, slash, A. Bazı maddelerin manyetik alanları konsantre etme yeteneği vardır, bu yetenek o maddelerin yüksek geçirgenliği olduğu şeklinde ifade edilir.

Manyetik alan bir vektör olduğu için, aynı zamanda yönünü de bilmemiz gerekir. Düz bir telden geçen konvansiyonel akım için bu, sağ el kuralı ile bulanabilir. Bu kuralı kullanmak için, baş parmağınız akımın yönünü gösterirken elinizle teli kavradığınızı hayal edin. Parmaklarınız, telin etrafını saran manyetik alanın yönünü gösterir.

1. Elektronların (yüklü olan) atomların çekirdeği etrafında hareketleri varmış gibi görünmeleri gerçeğini kullanabiliriz. Bu kalıcı mıknatısların çalışma şeklidir. Tecrübelerimizden biliyoruz ki, sadece bazı 'özel' maddeler mıknatısa dönüştürülebilir ve bazı mıknatıslar daha güçlüdür. Yani, bazı belirli koşulların sağlanması gerekir:
2. Atomlar genellikle birçok elektron içerse de, elektronlar çoğunlukla bir çiftin genel manyetik alanını sıfırlayacak şekilde 'eşleşirler'. Bu şekilde eşleşmiş iki elektrona zıt kutuplu denir. Yani, eğer bir şeyin manyetik olmasını istiyorsak, bir ya da birden fazla aynı yönlü eşlenmemiş elektron içeren atomlara ihtiyacımız vardır. Örneğin demir bu tür dört tane elektron içeren 'özel' bir maddedir ve dolayısıyla mıknatıs yapımı için uygundur.
   • Küçücük bir madde bile milyarlarca atom içerir. Eğer hepsi rastgele bir şekilde yönlenmişse, maddenin kaç tane eşlenmemiş elektronu olduğu fark etmeksizin, genel manyetik alan birbirini sıfırlar. Madde, tercih edilen yönlendirmenin sağlanabilmesi için oda sıcaklığında yeterince kararlı olmak zorundadır. Eğer yönlendirme sürekli olarak yapılırsa kalıcı bir mıknatısımız olur ve bu maddeler aynı zamanda ferromanyetik olarak da bilinir.
   • Bazı maddeler, sadece harici bir manyetik alanın varlığında manyetik olabilecek kadar yönlendirilebilirler. Bu harici manyetik alan bütün elektronların dönüşleri için bir hiza sağlar, ancak bu hizalanma harici manyetik alan kaldırıldığı anda kaybolur. Bu tip maddeler paramanyetik olarak adlandırılırlar.
     Bir buzdolabının kapağının metali paramanyetik maddelere örnek olarak verilebilir. Buzdolabı kapağının kendisi manyetik değildir, ancak üzerine bir buzdolabı mıknatısını koyduğumuzda mıknatıs gibi davranır. Buzdolabına alışveriş listemizi koyduğumuzda kolaylıkla tutacak kadar güçlü bir şekilde birbirlerini çekerler.

Dünyanın alanının etkisini kırmak ve pusulanın 'kafasını karıştırmak' için gereken akım (büyüklük ve yön) ne olacaktır?

Güç kaynağımızın en fazla toplam 1,25A1, comma, 25, space, A üretebildiğini varsayalım. Pusulada aynı etkiyi yaratabilmek için alternatif bir deney biçimi önerebilir misiniz?