Konu anlatımı
Elektrik ile manyetizmanın bağlantılı olduğu, akım geçen bir telin yanındaki pusulanın sapmasıyla anlaşılmıştır. Bu alt başlıkta akım geçen düz bir telin manyetik alanını, alanın yönünü bulmayı ve alanı etkileyen değişkenleri nitel olarak göreceksin.
Oersted deneyi
Danimarkalı bilim insanı Oersted 1820'de, akım geçen bir telin yakınındaki pusula iğnesinin saptığını gözledi. Akım kesilince iğne eski konumuna döndü, akımın yönü değişince ters yöne saptı. Bu deney, elektrik akımının çevresinde manyetik alan oluşturduğunu gösterdi ve elektrik ile manyetizmanın birlikte incelendiği elektromanyetizmanın başlangıcı oldu.
Alan çizgileri ve sağ el kuralı
Akım geçen düz bir telin manyetik alan çizgileri, telin merkezde olduğu ve tele dik düzlemlerde uzanan iç içe çemberlerdir. Alanın yönü sağ el kuralıyla bulunur: sağ elin başparmağı akımın yönünü gösterecek biçimde tel avuç içine alınırsa telin çevresine bükülen dört parmak manyetik alanın yönünü gösterir. Bir noktadaki alan, o noktadan geçen çembere teğettir. Akımın yönü değişirse alanın yönü de tersine döner.
Alanı etkileyen değişkenler
Akım geçen düz telin manyetik alanı, telden geçen akım arttıkça güçlenir ve telden uzaklaştıkça zayıflar. Alan, telin yapıldığı maddeye bağlı değildir; önemli olan telden geçen akım ve noktanın tele uzaklığıdır. TYT'de manyetik alanın şiddetiyle ilgili hesap yapılmaz. Yüksek gerilim hatlarından büyük akımlar geçtiği için çevrelerinde manyetik alan oluşur; bu alanın canlılar üzerindeki uzun süreli etkileri araştırıldığından yerleşim yerleriyle hatlar arasında güvenlik mesafesi bırakılması önerilir.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Kuzey-güney doğrultusunda yatay duran düz bir telin hemen üstüne bir pusula konuyor. Telden güneye doğru akım geçirilince pusulanın N ucu hangi yöne sapar?
Çözüm. Sağ elinin başparmağı güneyi gösterecek biçimde teli kavradığını düşün: telin üstünde bükülen parmakların ucu batıyı gösterir. Bu yüzden telin üstündeki alan batıya doğrudur ve pusulanın N ucu kuzeyden batıya doğru sapar. Dünya'nın manyetik alanı da iğneyi kuzeye doğru yönlendirdiği için iğne tam batıyı göstermez, kuzey ile batı arasında bir yönde durur; akım arttıkça batıya daha çok yaklaşır.
Örnek 2. Düşey duran, akım geçen uzun ve düz bir telin çevresine, yatay bir masa üzerinde ve telden eşit uzaklıkta dört küçük pusula yerleştiriliyor. Pusula iğneleri nasıl yönelir? Akım kesilince ne olur?
Çözüm. Akım geçerken her pusulanın iğnesi, bulunduğu noktadaki alan çizgisine, yani teli çevreleyen çembere teğet olacak biçimde yönelir; iğnelerin N uçları, sağ el kuralıyla bulunan dönme yönünde teli çevreleyen bir düzen oluşturur. Akım yeterince güçlüyse Dünya'nın alanının etkisi küçük kalır. Akım kesilince telin alanı ortadan kalkar ve bütün iğneler Dünya'nın manyetik alanı doğrultusunda, yaklaşık kuzeyi gösterecek biçimde döner.
Sık yapılan hatalar
- Düz telin alan çizgilerinin tele paralel olduğunu sanmak; çizgiler teli çevreleyen çemberlerdir.
- Sağ el kuralında parmakların akımı, başparmağın alanı gösterdiğini sanmak.
- Pusula iğnesinin, Dünya'nın alanı da etki ettiği hâlde telin alanı yönüne tam olarak döneceğini düşünmek.
- Akım geçen tel çevresinde manyetik alan oluşturur (Oersted, 1820).
- Sağ el: başparmak akımı, bükülen parmaklar alanı gösterir.
- Alan akım arttıkça güçlenir, telden uzaklaştıkça zayıflar.