Manyetik Alan. Manyetik Akı. Manyetik Akı Yoğunluğu. Ferromanyetik Malzemeler. B-H eğrileri (Hysteresis)

Transkript

1 Manyetik Alan Manyetik Akı Manyetik Akı Yoğunluğu Ferromanyetik Malzemeler B-H eğrileri (Hysteresis) Kaynak: SERWAY Bölüm 29

2

3 Manyetik Alan

4 Manyetik Alan

5 Elektrik Alan ile Elektriksel Kuvvet arasındaki ilişki, E = F q V hızlı q yüklü bir parçacık sadece B alanının olduğu bir bölgeye girdiğinde, bu parçacığa etki eden kuvvet F = qv B

6

7

8

9

10 Bir tane q yüküne etki eden manyetik kuvvet F = qv B A kesit alanlı ve L uzunluğunda birim haciminde n tane q yükü bulunan bir iletken tele etkiyen manyetik kuvvet F = qv B nal F = IL B

11 Rastgele şekilli bir tel üzerindeki manyetik kuvvet df B = Ids B F B = I b ds B a F B = 0

12 Malzemelerin Manyetik Özellikleri Manyetik Parametreler Manyetiklik Türleri 1) Diyamanyetik malzemeler 2) Paramanyetik malzemeler 3) Ferromanyetik malzemeler 4) Ferrimanyetik malzemeler Manyetik Özelliklerin Ölçümü Manyetik Malzemeler Yumuşak manyetik malzemeler Orta manyetik malzemeler Sert manyetik malzemeler Manyetikliği Etkileyen Etkenler Manyetik Malzemelerin Kullanım Alanları

13 Manyetik Alan ve Manyetik Akı İçinden elektrik akımı geçen bir iletkenin çevresinde manyetik alan şiddeti (H) doğar. Bu manyetik alanın içine manyetiklik özelliğine sahip bir malzeme konacak olursa manyetik alan şiddeti daha da artar ve kuvvet çizgileri sıklaşır. Malzeme varlığından doğan ek manyetik alan artımına manyetik akı yoğunluğu (B) ya da manyetik indüksiyon denir. µ : Mutlak manyetik geçirgenlik katsayısı µ r : Bağıl manyetik geçirgenlik katsayısı Hc: Kalıcı manyetikliği yok etmek için ters yönde uygulanması gereken manyetik alandır.

14 Manyetik Alanla İlgili Birimler

15 Manyetik Alanla İlgili Birimler Manyetik Moment

16 Manyetiklik Türleri 1) Diyamanyetik malzemeler 2) Paramanyetik malzemeler 3) Ferromanyetik malzemeler 4) Ferrimanyetik malzemeler

17 Manyetiklik Türleri 1) Diyamanyetik malzemeler 2) Paramanyetik malzemeler 3) Ferromanyetik malzemeler 4) Ferrimanyetik malzemeler

18 Manyetiklik Türleri Diyamanyetik Malzemeler: Diyamanyetik malzemelere bir manyetik alan uygulandığında çok küçük bir elektron hareketlenmesi oluşur. Diyamanyetik malzemelerde manyetik moment manyetik alana ters yönde oluşur. Diyamanyetik malzemeler kalıcı olarak mıknatıslanmazlar. Örnek: Fe

19 Manyetiklik Türleri Paramanyetik Malzemeler: Atomları daha önceden bir manyetik momente sahip olan cisimlere paramanyetik malzemeler denir. Manyetik alan uygulandığında manyetik alan ile manyetik moment aynı yönde olur. Paramanyetik malzemeler kalıcı olarak mıknatıslanmazlar. Örnek: Cr ve Al

20 Manyetiklik Türleri Ferromanyetik Malzemeler: İyonlarla serbest elektronlar bir arada bulunduğu ortamda elektronlarla komşu iyonlar arasında etkileşme olur. Ferromanyetik malzemelerde mıknatıslanma etkisi kuvvetlidir. Ferromamyetik malzemeler manyetik bir alana maruz kaldıklarında kalıcı olarak mıknatıslanabilirler. Örnek: Ni ve Co

21 Manyetiklik Türleri Ferrimanyetik Malzemeler: Farklı manyetik momente sahip malzemeler, atomik mıknatısları birbirlerine paralel olmayıp, birbirlerini yok etmeyecek şekildedirler. Örnek: Manyetit(Fe3O4)+Ni karışımı

22 Manyetik Özelliklerin Ölçümü Manyetik malzemelerin özellikleri malzemenin B-H histeresiz eğrisinden belirlenir. Malzemeye H alanı uygulanır ve bunun sonucu olan B ölçülür. Hc: Kalıcı manyetikliği yoketmek için ters yönde uygulanması gereken manyetik alandır.

23 Elektromanyetik Mıknatıslanma ve Manyetik Malzemeler Manyetik malzemeler aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi yok edici kuvvet (Hc) özelliklerine göre sınıflandırılabilir. Malzeme Tipi Hc (A/m) Uygulama Yumuşak Hc<1000 Elektromıknatıs, trafo, motor, jeneatör Orta <Hc< Manyetik kayıt Sert <Hc Hoparlör, video kayıt cihazı, TV, saat

24 Yumuşak Manyetik Malzemeler Kolay manyetikleşirler. Manyetiklikleri kolay giderilir. Manyetik geçirgenlikleri yüksektir. Kalıcı manyetiklikleri düşüktür. Yok edici manyetik alan kuvvetleri küçüktür. Hc < 1000 A/m

25 Yumuşak Manyetik Malzemeler Demir, metal türü yumuşak manyetik malzemedir. Elektrik motoru jeneratör trafo elektromıknatısların çekirdekleri yumuşak manyetik malzemelerden yapılır. Hc < 1000 A/m

26 Yumuşak Manyetik Malzemeler

27 Orta Manyetik Malzemeler Orta manyetik malzemeler manyetik kayıt ortamlarında kullanılırlar <Hc<100000

28 Sert Manyetik Malzemeler Kalıcı manyetiklikleri yüksektir. Yok edici manyetik alan kuvvetleri büyüktür. Histerezis eğrileri yüksek ve geniştir. Hc >50000 A/m

29 Sert Manyetik Malzemeler Endüstride kullanılan en önemli sert ferromanyetik malzeme alnico alaşımlarıdır. (% 50 si Fe, %50 si de Al, Ni, Co, ve Cu). Kullanım alanları: Hoparlör Video kayıt cihazı TV Hc >50000 A/m

30 Sert Manyetik Malzemeler

31 Manyetikliği Etkileyen Etkenler 1. SICAKLIK: Malzemelerde sıcaklık arttıkça manyetiklik özelliği azalır. Kritik bir sıcaklığa erişilince manyetik özellik kaybolur. Bu sıcaklığa Curie sıcaklığı denir. (Demirin Curie sıcaklığı 770 C, nikelinki 35 C dir. )

32 Manyetikliği Etkileyen Etkenler 2. İÇ YAPISAL ETKENLER: Kristal türü, distorsiyonlar gibi iç yapı kusurları manyetikliği önemli ölçüde etkiler.

33 Manyetikliği Etkileyen Etkenler 3. MEKANİK ETKİ: Manyetik hale gelmiş bir malzemede manyetik momentler birbirlerine paralel durumdadır. Çarpma uygulanacak olursa manyetik momentlerin yönleri rastgele dağılır ve manyetiklik kaybolur.

34 Manyetik Kayıt Ortamları Teyp, video, kamera kasetleri, floppy disk ve harddisk gibi malzemeler manyetik kayıt ortamı elemanlarıdır. Teyp ve video kasetleri ses ve görüntü kaydı için kullanılan analog kayıt ortamlarıdır. Diskler ise ses uygulamalarında ve bilgisayarında veri depolama işlemi için kullanılan dijital kayıt ortamlarıdır.

35 Manyetik Kayıt Ortamları Disk ya da kaset üzerinde çok sayıda gözle görülmeyen küçük manyetik izler (track) vardır.

36 Manyetik Kayıt Ortamları Teyp Kasetleri Teyp kasetlerinin yüksek kapasiteli olmaları avantaj oluştururken sıralı erişimli bir kayıt ortamı olmaları dezavantajdır. Yani teyp kasetlerinin başındaki veya sonundaki bilgiye ulaşmak için ileri/geri sardırma gerekir. Teyp kasetlerinin bilgi depolama kapasiteleri 600 MB ile 200 GB arasındadır.

37 Manyetik Kayıt Ortamları Floopy Diskler Floppy diskler kaset bantları ile aynı malzemeden yapılmıştır. Ancak şekil itibarı ile teyp kasetleri gibi şerit şeklinde olmayıp yassı disk şeklindedir. Teyp kasetlerinin aksine bilgiye doğrudan erişilebilir. Ödev : Harddiskler ile kasetler arasındaki farklar nelerdir?

38 Manyetik Kayıt Ortamları

39 Kalıcı Mıknatıslar Bu mıknatıslar hiçbir manyetik alan yardımı olmaksızın kullanılmak üzere yapılmışlardır. Kalıcı (sert) mıknatıslar ilk başta manyetik alan yardımıyla mıknatıslanırlar ve bu özelliklerini devam ettirirler. Kalıcı Mıknatıs Çeşitleri: Çelik: Karbon, alaşım ve paslanmaz türde çeşitleri vardır. Alniko: Alüminyum, Nikel ve Kobaltın demir esasıyla karıştırılması ile elde edilir. Ferrit: Fe 2 O 3 ihtiva eder. Manyetik özellikleri çok kolay bir biçimde kullanılmasını mümkün kılar.

40