Manyetizma Nedir?

Manyetizma iki temel kaynaktan ortaya çıkar: temel yüklerin manyetik momentleri ve elektrik akımı. Manyetizmanın üzerinde durduğu olgular ise mıknatıslar ve mıknatıslanmadır. Mıknatısların ve birbirileriyle zıt veya aynı kutupları olan diğer elementlerin manyetik özelliklerinin ortaya çıkmasıyla manyetik alanlar meydana gelmektedir. Bahsedilen manyetik alanların birçok farklı versiyonu bulunmaktadır. Diyamanyetizma, Ferrimanyetizma ve Antiferromanyetizma çeşitli manyetizma türlerindedir. 

Manyetizmanın Keşfini Kim Gerçekleştirmiştir?

Temel manyetizma mekanizmasının ilk Manyetizmanın keşfi, 1600’lü yıllarda yayınlanmış olan “De Magnet” isimli bilim kitabında William Gilbert tarafından yapıldığı ve İngiltere’de yayınlanmış olan bu bilimsel çalışmada ilk kez ‘Manyetizma’ olgusunun ortaya atıldığı bilinmektedir. Gilbert “De Magnet” kitabında ve sonraki çalışmalarında dünyayı bir mıknatıs olarak betimledi ve dünyanın manyetik kutbu olarak mıknatısta bulunan pusula ibresini gösterdi.

Gilbert’in araştırmalarını takiben 1820 yılında Hans Christian Orsted’in “Pusula iğnesinin yakınındaki bir telden akım geçerse pusula iğnesi sapar ve eğer bir telin içinden akım geçerse tel çevresinde bir alan oluşur.” açıklamasıyla manyetizma ve elektrik akımı arasındaki ilişki kurulmuş oldu. Son olarak Andre Marie Ampere’in aralarında akım bulunan 2 tel için aynı ve zıt kutupların itme ve çekme kuvvetlerini keşfetmesiyle, akım ile manyetik alan arasındaki ilişki de matematiksel olarak ispatlanmıştır.  

James Clerk Maxwell ise manyetizma ve elektriğin aynı şey olduğunu Maxwell Denklemleri ile ispatlamıştır. 

Manyetizma ve Elektromanyetik İndüklenme 

1831 yılında Michael Faraday’in keşfetmiş olduğu Elektromanyetik İndüklenme, değişmiş olan bir alana maruz kalan iletken üzerinde ortaya çıkmış voltaj (potansiyel fark)'tır. Aşağıdaki formülde elektromanyetik indüklenme akının değişim hızı verilmiştir.

Formülde *ε= Elektromanyetik İndüklenme, *Φ = Manyetik Akı, *t =Zaman ifade etmektedir. Manyetizma özellikli bir materyalin yanı mıknatısın bu elektromanyetik indüklenmeyle etkileşimi sonucu bir değişim meydana gelir.

Değişimin formülü: 

Formülde *ε= Elektromanyetik İndüklenme, *Φ= Manyetik Akı, *t =Zaman, *A= Halkanın Adını ifade etmektedir.  

İndüksiyonun ortaya çıkmasında rol oynayan manyetik alan, kuvvet yüklerin dairesel hareketleriyle elektromanyetik indüklenmeyi oluşturur. Böylelikle elektromanyetik indüklenme ve manyetizma arasında, manyetik alanın elektromanyetik indüklenmeyi direkt olarak etkilemesi ve oluşan ortamı maddesel olarak değiştirmesi yönünden bir bağ bulunmaktadır. 

Manyetizmanın Çeşitleri Nelerdir?

Manyetizma, algıladığı manyetik alana ve içerisinde bulunan maddelere göre çeşitlilik göstermektedir. Temel olarak 6 tane manyetizma türü vardır. 

1. Diyamanyetizma: 

1778’ te ünlü fizikçi S. Bergman’ ın yaptığı deneyler sonucunda ulaştığı diyamanyetizma etkisi, 1845 yılında Michael Faraday tarafından isimlendirilerek, tüm maddelerin manyetik alan ile teması sonucu az miktarda da olsa diyamanyetik etkiye uğradığı keşfedilmiştir. Manyetik ters yönelmesi anlamına gelen Diyamanyetizma, Bakır, Cıva, Kurşun, Altın, Elmas ve Silikon gibi maddelerde yer almaktadır. Diyamanyetik maddelerin bir mıknatıs ile mıknatısın manyetik alanında bulunan çizgilere zıt yönlü mıknatıslaştırmaya uğramasıyla diyamanyetizma etki meydana gelir.   

2. Paramanyetizma

Paramanyetizma, manyetik alanın spin açısal momentumu ve yörünge açısal momentumu kaynaklarıyla meydana gelmektedir. Bu özellikteki maddeler ise paramanyetik maddeler olarak kullanılmaktadır. Paramanyetizma, maddelerin bağıl manyetik geçirgenliğini 1’den büyük olduğu durumlarda ortaya çıkar.  

3. Ferromanyetizma

Ferromanyetik maddeler eşlenmemiş elektronlara sahiptir. Tüm ferromanyetik maddelerin sahip oldukları Cruie adı verilen sıcaklıkları bulunmaktadır. Bu sıcaklığın üstüne çıkıldığında ise ferromanyetik özelliklerini kaybettikleri gözlemlenmiştir. Kobalt, demir ve nikel maddelerinde ferromanyetizma etkisi vardır. Ferromanyetik maddeler doğada az bulunmaktadır.  

4. Antiferromanyetizma

Molekül veya atomların, spin ilişkili elektronlar ile zıt yönlerdeki hizalı duruşları ile Antiferromanyetizma manyetik alanı oluşur. Antiferromanyetik alanın meydana gelebilmesi için düşük sıcaklıklar da yeterlidir. Antiferromanyetizma, manganez oksit, nikel ve demirde bulunan bir manyetizma çeşididir.

5. Ferrimanyetizma

Ferrimanyetizma manyetik alanında komşu elektronların spinleri zıt yönlüdür. Doğada bulunan pek çok madde ferrimıknatıs olarak bilinmekte. Kendiliğinden mıknatıslanma özelliği gösteren Ferrimıknatıslar, en fazla endüstri alanında kullanılmaktadır. Ferrimıknatıslar kendi içlerinde Hegzagonal ve Kübik olmak üzere 2 başlığa ayrılır.  

6. Süperparamanyetizma

Belli boyutların altında bulunan ferromanyetik maddeler, paramanyetik özellikler göstermeye başlar. Bu sayede ortaya Süperparamanyetizma manyetik alanı çıkar. Bilim ve tıp dünyasında yer alan Süperparamanyetik maddeler, Manyetik Rezonans Tomografi (mri) için yansıtma tekniği ile kullanılır. Demir oksit nanoparçacıklar, Süperparamanyetik maddeler arasında en sık rastlanılan maddedir.