Konu anlatımı
Mıknatıslar binlerce yıldır bilinir ve pusulanın icadıyla yön bulmada kullanılmıştır. Bu alt başlıkta mıknatısın kutuplarını, hangi maddeleri çektiğini, manyetik alanı ve alan çizgilerinin özelliklerini göreceksin. Mıknatısların itme ve çekme kuvvetleri TYT'de hesaplatılmaz.
Kutuplar ve etkileşim
Her mıknatısın kuzey (N) ve güney (S) olmak üzere iki kutbu vardır. Serbestçe dönebilen bir mıknatısın N kutbu yaklaşık olarak coğrafi kuzeyi gösterir. Aynı kutuplar birbirini iter, zıt kutuplar birbirini çeker; kutuplar arasındaki uzaklık arttıkça bu etki zayıflar. Mıknatısın etkisi kutuplarda en güçlü, ortasında en zayıftır. Kutuplar birbirinden ayrılamaz: bir mıknatıs ne kadar küçük parçalara bölünürse bölünsün her parça N ve S kutuplu bir mıknatıs olur.
Manyetik maddeler
Mıknatısın çektiği demir, nikel, kobalt ve bunların bazı alaşımlarına manyetik maddeler denir. Bu maddeler mıknatısın yakınında geçici olarak mıknatıslanır; yakın uçlarında mıknatısınkine zıt bir kutup oluştuğu için çekilirler. Bakır, alüminyum, altın, plastik, cam ve tahta mıknatıs tarafından belirgin biçimde çekilmez. Yumuşak demir mıknatıstan uzaklaşınca mıknatıslığını büyük ölçüde kaybeder; çelik ise mıknatıslığını daha uzun süre korur ve kalıcı mıknatıs yapımında kullanılır.
Manyetik alan ve alan çizgileri
Bir mıknatısın, manyetik maddelere ve başka mıknatıslara kuvvet uyguladığı çevresindeki bölgeye manyetik alan denir. Manyetik alan vektöreldir ve alan çizgileriyle gösterilir. Alan çizgileri mıknatısın dışında N kutbundan çıkıp S kutbuna girer, mıknatısın içinde ise S'den N'ye doğru devam eder; yani kapalı eğrilerdir. Çizgiler birbirini kesmez ve kutupların yakınında sıklaşır; çizgilerin sık olduğu yerde alan daha güçlüdür. Bir noktadaki alanın yönü, oraya konan pusula iğnesinin N ucunun gösterdiği yöndür.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Bir çubuk mıknatıs ortasından ikiye kırılıyor. Kırılan uçlarda hangi kutuplar oluşur? İki parça kırılan uçlarından birbirine yaklaştırılırsa ne olur?
Çözüm. Kutuplar ayrılamadığı için her parça iki kutuplu bir mıknatıs olur. N kutbunu taşıyan parçanın kırılan ucunda S kutbu, S kutbunu taşıyan parçanın kırılan ucunda N kutbu oluşur. Kırılan uçlar birbirine yaklaştırılırsa zıt kutuplar karşı karşıya gelir ve parçalar birbirini çeker; bu yüzden kırık parçalar eski hâline uyacak biçimde kolayca birleşir.
Örnek 2. Kutupları işaretlenmemiş bir çubuk mıknatısın kutupları bir pusulayla nasıl bulunur?
Çözüm. Pusula iğnesi küçük bir mıknatıstır ve zıt kutuplar birbirini çeker. Pusula, mıknatısın bir ucuna yaklaştırılır. İğnenin N ucu o uca yöneliyorsa o uç mıknatısın S kutbudur; iğnenin S ucu yöneliyorsa o uç N kutbudur. Aynı işlem öbür uçta tekrarlanarak sonuç doğrulanır; iki uç her zaman zıt kutuplu çıkar.
Sık yapılan hatalar
- Kutuplardan birinin tek başına elde edilebileceğini sanmak.
- Bütün metallerin mıknatısa çekildiğini düşünmek; bakır ve alüminyum belirgin biçimde çekilmez.
- Alan çizgilerinin birbirini kesebileceğini sanmak.
- Her mıknatısın N ve S kutbu vardır; aynı kutuplar iter, zıt kutuplar çeker.
- Demir, nikel ve kobalt manyetik maddelerdir.
- Pusulanın N ucu, bulunduğu yerdeki manyetik alanın yönünü gösterir.