M k-na-t s Evinizde m knat s var m? Yok diyenler, bir kez daha düflünsün! Çünkü, gündelik yaflamda kulland m z birçok ayg tta biz göremesek bile m knat s bulunur. Bir kulakl n z varsa flunu deneyin. Masan n üzerine birkaç atafl b rak n ve kulakl n zla bunlar yakalamaya çal fl n. Neler oluyor? Yoksa kulakl n z atafllar çekiyor mu? Böylece içinde m knat s olan bir ayg t ortaya ç kt. Haydi, evinize bir daha göz at n. Bakal m, kaç m knat s bulabileceksiniz? M knat s, manyetizma olarak da adland r lan manyetik kuvvet sayesinde baz metalleri çeker. Demirden yap lm fl bir çiviyi m knat s n çekti ini görmüflsünüzdür. Peki, m knat s baflka hangi metalleri çeker? Nikel, kobalt ve ilginç adlar olan gadolinyum, terbiyum, disprosyum, holmiyum m knat s taraf ndan çekilen di er metallerdir. Bu, insan n akl na güzel bir soru getirir: M knat s, neden yaln zca baz metalleri çeker. 10 Bilim Çocuk
M knat s, neden yaln zca baz metalleri çeker? bölgecik Çivi m knat slanmadan önce Diyelim ki, s n fça bir geziye gittiniz. Gitti iniz yerde birçok ilginç fley var ve her biriniz bunlar keflfetmek için farkl bir yöne bak yor. Sonra ö retmeniniz konuflmaya bafll yor. Hepiniz ö retmeninizin oldu u yöne dönmez misiniz? flte, demir, nikel, kobalt gibi m knat slanabilen metallerde de benzer bir durum oluflur. Demir bir çivi düflünün. Bu çivide atomlar n gruplar halinde bulundu u bölgecik ler vard r, bunlar normalde gelifli güzel s ralan rlar, yani her biri farkl yöne bakar! Ancak, bu çiviye m knat s yaklaflt r ld nda bölgecikler, m knat s n Çivi m knat sland ktan sonra manyetik alan na uyumlu bir flekilde s ralan rlar ve m knat slan rlar. Yani geçici olarak m knat s özelli i gösterirler. S n fça ö retmeninizin oldu u yöne döndü ünüzü hat rlay n. Bu durumda akla bir soru daha tak l r: Manyetik alan nedir? Biliyor musunuz, bilimle u raflmak böyledir. Bir soruyu yan tlamak baflka sorulara yol açar! Manyetik alan nedir? Her m knat s n gözle görülmeyen manyetik bir alan vard r. Bu alan ne kadar büyükse, m knat s o kadar güçlü demektir. Manyetik alan, basit bir düzenekle gözle görülür hale getirilebilir. Bir dosya kâ d üzerine demir tozu serpildi ini, sonra da kâ d n ortas na bir m knat s b rak ld n düflünün. Demir tozlar, m knat s n manyetik alan yla ayn hizaya gelene kadar hareket eder ve bir desen olufltururlar. Bu deseni inceleyin. Bir m knat s s t l rsa özelli ini kaybeder mi? Farkl flekillerdeki m knat slarda, örne in U fleklindeki bir m knat sta manyetik alan nas l oluflur?
Demir tozlar en çok nerede bulunur? M knat s n iki ucunda de il mi? Bu uçlara m knat s n kutuplar denir. flte yeni bir soru!.. M knat s n kutuplar ne ifle yarar? m knat slar birbirini iter. Z t kutuplar yaklaflt rd n zda ne olaca n kestirebilirsiniz: Z t kutuplar birbirini çeker. Elektrik, manyetik kuvvet oluflturabilir mi? M knat slar n güçleri farkl olabilir. Büyüklükleri de! Hatta m knat slar n flekilleri çubuk, U ya da halka olabilir. Ancak, m knat slarla ilgili de iflmeyen tek bir fley var. Bu da m knat slar n iki kutbunun olmas. Bunlar kuzey ve güney olarak adland r l r. Bir m knat s ikiye bölseniz, iki m knat s ortaya ç kar. Bunlar n her birinin iki kutbu olur. Ve bir soru daha!.. Bir m knat s n kuzey kutbu nas l bulunur? Evet! Elektrik ak m, elektronlar n hareketinden kaynaklan r ve elektronlar hareket ettikçe manyetik alan oluflur. letken bir cisme, örne in demir çubu a bak r tel sar l p, tele elektrik ak m verilirse, demir çubuk bir m knat s haline gelir ve bu durumda elektrom knat s olarak adland r l r. Bir elektrom knat s, elektrik ak m oldu u sürece m knat sl k özelli i gösterir. ki m knat s birbirini nas l etkiler? ki m knat s n kutuplar n birbirine yaklaflt r n. Ayn kutuplar yaklaflt rd n zda Dünya, dev bir m knat s m d r? Evet ama!.. Dünya n n merkezinde çekirdek bulunur. Çekirdek çok s cakt r ve M knat slarda benzer kutuplar birbirini çeker, z t kutuplar birbirini iter. Kap zili, telefon gibi ayg tlarda elektrom knat s bulunur. Hurdal k gibi yerlerde a r yükleri kald ran vinçlerin dev elektrom knat slar vard r.
d fl bölümüne yak n yerlerdeki metaller erimifl haldedir. Bu metaller hareket ederler. Bu hareket, elektrik ak m n, elektrik ak m da bildi iniz gibi manyetik kuvveti oluflturur. Bu nedenle, Dünya asl nda bir elektrom knat st r. Dünya n n manyetik alan var m d r? Dünya dev bir m knat s oldu una göre bir manyetik alan da vard r. Dünya n n manyetik alan, manyetosfer olarak adland r l r. Günefl in manyetik alan ndan kaynaklanan Günefl patlamalar sonucunda elektrik yüklü parçac klar uzaya savrulur. Manyetosfer bir kalkan görevi görür ve bu Bir m knat s n manyetik alan n inceleyin. Manyetik kuvvetin en güçlü oldu u yer neresidir? parçac klar n yönünü sapt r r. Ancak baz parçac klar, Dünya n n manyetik alan n n güçlü oldu u kutuplarda yakalan rlar ve atmosferle etkileflime girerler. Böylece kutup fl klar olarak adland r lan ola anüstü bir olay gerçekleflir. Gökyüzünde mor, mavi, k rm z, yeflil gibi rengârenk fl klar gözlenir. Günefl ve di er gezegenlerin manyetik alan var m d r? Evet! Günefl, Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün gezegenlerinin de manyetik alanlar vard r. Evrende manyetik alan olan birçok y ld z bulunur. Örne in Yukar da Dünya n n manyetik alan çizgilerini gösteren bir resim görüyorsunuz. Bu hayali bir resim; gerçekte bu çizgiler görünmez. Günefl patlamalar sonucunda uzaya saç lan elektrik yüklü parçac klar, Dünya n n manyetik alan çizgileriyle uyumlu olarak yönlerini de ifltirirlir. Dünya n n manyetik alan ndan daha güçlü bir manyetik alan oluflturulabilir mi? Bilim Çocuk 13
Manyetar, güçlü manyetik alan olan bir nötron y ld z d r. Baz hayvanlar, manyetik kuvvetten yararlanarak m yönlerini bulurlar? Gerçekten de baz hayvanlar manyetik kuvvetten yararlanarak yönlerini bulurlar. Ancak bu konuda hâlâ bilinmeyenler var. Göçmen kufllar, deniz kaplumba alar ve balinalar gibi baz hayvanlar uzun yolculuklar yaparlar. Araflt rmalar, bu hayvanlar n yolculuklar s ras nda Dünya n n manyetik alan ndan da yararlanarak yön bulduklar n ortaya koyuyor. Suyun içindeki bir toplui neyi m knat s çekebilir mi? Bir m knat s, bir akvaryumun temizlenmesini sa layabilir mi? Evet! Büyük bir akvaryumunuz varsa bilirsiniz, camlar zamanla kirlenir ve bunlar temizlemek zordur. Ancak, m knat sl cam temizleyicileri bu ifli kolaylaflt r r. Bu temizleyiciler iki parçadan oluflur ve bunlar n herbirinde bir m knat s vard r. Parçalardan biri suyun içine b rak l r. Di eriyse cam n d fl ndan hareket ettirilir. Z t kutuplar birbirini çeker ilkesiyle suyun içindeki parça, d flar dakiyle birlikte hareket eder. Böylece hem iç cam hem de d fl cam temizlenir. Güçlü m knat slariflimize yarar m? M knat s demiri çeker. çinde demir olan alafl mlar da çeker mi? Örne in, bir m knat s demir ve karbondan yap lm fl bir alafl m olan çeli i çeker mi? Hem de nas l! Güçlü m knat slardan h zl trenler yap l r. Örne in, Maglev ad M knat slar n kutuplar N ve S harfleriyle gösterilir. N harfi kuzey, S harfi güney kutbunu belirtir. 14 Bilim Çocuk
Burada m knat s n demir tozlar n çekti ini görüyorsunuz. Her m knat s n gözle görülmeyen manyetik bir alan vard r. Bu alan ne kadar büyükse, m knat s o kadar güçlü demektir. verilen ve saatte 500 kilometre h zla ilerleyebilen trenlerde süperiletken m knat slar kullan l r. Güçlü m knat slar, t pta Manyetik Rezonans Görüntüleme de kullan l r. Bu ayg tlar sayesinde, güçlü bir manyetik alan oluflturularak vücudun içi görüntülenir. Bu görüntüler, hastal k tan lar n n konulmas n kolaylaflt r r. M knat s n kuzey ve güney kutuplar baflka nas l adland r labilir? Do ada m knat s bulunur mu? Evet! Manyetit, m knast s özelli i gösteren bir mineraldir. Bu minerali içeren tafllar bir m knat s gibi davran r. Manyetit Tu ba Can Çizimler: Bengi Gençer Maglev treni, saatte 500 kilometre h zla gidebilir. Kaynaklar: http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/magnetacademy/magnets/f ullarticle.html Adamczyk Peter ve Law Paul Francis (Çeviri: Necmi Bu dayc ) Elektrik ve Manyetizma TÜB TAK Popüler Bilim Kitaplar, 2000 Bilim Çocuk 15