UNIT 1

Project Number: 2023-1-PL01-KA220-SCH-000164042

ÜNİTE 1: Manyetik Alan ve Akım

Funded by the European Union. Views and opinions expressed are however those of the author(s) only and do not necessarily reflect those of the European Union or the European Education and Culture Executive Agency (EACEA). Neither the European Union nor EACEA can be held responsible for them.

Giriş

Bu etkinlikle elektriğin ve mıknatısların temellerini öğrenip bunları elektrik motorunun çalışma prensibini anlamak için bir araya getireceğiz.

Source: freepik.com

Öğrenme Çıktıları

Öğrenciler:

• Mıknatısı tanır ve kutupları olduğunu keşfeder.
• Mıknatısların günlük yaşamdaki kullanım alanlarına örnekler verir.
• Manyetik alan ve akım arasındaki ilişkiyi keşfeder.

Source: freepik.com

Manyetik alan ve akım arasındaki ilişki nasıldır?

Mıknatısların etrafında oluşan ve elektrik yüklü parçacıkları etkileyebilen görünmez kuvvet alanı manyetik alan olarak bilinir. Mıknatısların çekici ya da itici etkilerini açıklayan bu alan, elektrik ve manyetizma konularında temel kavramlardan biridir.

Source: freepik.com

Şimdi gelin bunlara daha yakından bakalım:

Mıknatıs

• Çevrelerinde manyetik alan oluşturan ve demir, nikel, kobalt gibi manyetik maddeleri çekme özelliği gösteren maddelere mıknatıs denir.
• Bir mıknatısın kuzey ve güney olarak adlandırılan iki kutbu vardır.
• Birbirine yaklaştırılan iki mıknatısın aynı kutupları birbirini iterken farklı kutupları birbirini çeker.

Manyetik Alan

• Mıknatısın çevresinde, görünmez ancak etkisinin hissedildiği bir alan vardır.

• Bu alana "manyetik alan" denir.
• Manyetik alan, mıknatısın gücünün nerelere kadar uzandığını gösterir. Mıknatısın yakınında bu alan daha güçlüyken, uzaklaştıkça daha zayıf olur.
• Eğer bir mıknatısın üzerine bir kağıt yerleştirip kağıdın da üzerine demir tozları dökerseniz kağıt düzlemindeki manyetik alan çizgilerini gözlemleyebilirsiniz.

Peki ya bir mıknatısı alıp iki parçaya bölersek ne olur?

Eğer bir mıknatısı ikiye bölersen, her parçanın yine kuzey ve güney kutbu olur. Mıknatısın içindeki atomlar, küçük mıknatıslar gibi davranır ve hepsi aynı yönde hizalanır. Bu hizalanma, mıknatısın bir tarafının kuzey kutbu, diğer tarafının ise güney kutbu olmasına neden olur. Bu, mıknatısların temel bir özelliğidir. Yani mıknatısın içindeki manyetik kuvvet çizgileri hep kuzey kutbundan çıkar ve güney kutbuna doğru gider. Dolayısıyla bir mıknatısı bölerek elde ettiğimiz her bir parçanın mıknatıs özelliği gösterdiğinden yola çıkarak mıknatısın atomik düzeyde çok sayıda küçük manyetik bölgenin birleşiminden oluştuğunu söyleyebiliriz. Bu durumu mıknatısların manyetik özellik gösteren malzemelerle etkileşimlerini açıklamak için de kullanabiliriz.

Manyetik Olmayan Bir Malzemeyi Mıknatısa Dönüştürmek

Görselden de anlaşılacağı üzere kendiliğinden mıknatıs özelliği göstermeyen manyetik malzemeler de kendi içlerinde atomik düzeyde küçük manyetik bölgelere sahiptir. Ancak bu maddeleri oluşturan manyetik alanlar birbirini sönümlediğinden doğada bulundukları halleriyle manyetik özellik göstermezler.

Manyetik Olmayan Bir Malzemeyi Mıknatısa Dönüştürmek

Ancak yine de bunları dışarıdan bir etkiyle mıknatıs haline getirmek mümkündür. Bunun en basit yolu bu maddeleri bir mıknatısa sürtmektir. Bir mıknatısı bir demire sürtüğünüzde demirin mıknatıs özelliği kazanarak ataç, iğne gibi manyetik özellikteki maddeleri çektiğini gözlemlemişsinizdir. Bu yolla geçici de olsa demire mıknatıs özelliği kazandırmış oluruz.

Elektrik Akımı Manyetizma Üretebilir

• Mıknatıs özelliği göstermeyen manyetik malzemeleri mıknatıs haline getirmenin bir diğer yolu ise bunların üzerinden akım geçirmektir.
• Bu aslında bilim insanlarının tesadüf eseri keşfettikleri bir durumdur. Danimarkalı fizikçi Hans Christian Oersted, elektrik devresi üzerine çalışmalarını sürdürürken tesadüfen devrenin yakınında bulunan bir pusulanın ibresinin devreden elektrik akımı geçtiğinde saptığını fark etmiştir.

• Oersted, yaptığı çalışmalar sonucunda akımın iletken bir tel üzerinden geçerken tel çevresinde manyetik bir alan oluşturduğunu ve iki adet akım taşıyan telin, akımın yönüne göre birbirini çektiğini ya da ittiğini gözlemlemiştir.

Source: freepik.com

Keşiften Buluşa

Orsted’in bulguları, Michael Faraday ve Joseph Henry gibi bilim insanlarının elektromanyetizma üzerindeki çalışmalarını etkilemiştir. Böylece elektrikle manyetizma arasında bir ilişki olduğunu anlaşılmıştırBurada öğrendiğimiz mıknatıslanma özelliği aslında elektrik motorlarının ve jeneratörlerin çalışma prensibinin temellerini oluşturuyor. Bunu daha iyi anlamak için bir öğrenme etkinliği yapalım.

Bu prensibin günlük hayattaki makineleri nasıl çalıştırdığı hakkında daha fazla bilgi edinmek için aşağıdaki QR kodunu taratınız.

Öğrenme Etkinliği

Bu etkinlikte elektrik motorlarında mıknatısların nasıl kullanıldığını keşfedeceksiniz. Talimatlar:

• Basit bir elektrik motorunun simülasyonuna erişmek için QR kodunu tarayın.

Elektrik akımı bir mıknatısın yakınındaki bobinden geçtiğinde ne olduğunu gözlemleyin.

• Gözlemlerinizi yazın ve açıklayın

Ne gözlemlediniz? Sizce bu neden oldu? Gözlemleriniz sonucunda hangi sonuçlara vardınız? Manyetik alan ve akım arasındaki ilişki sizce nedir?