Manyetizma Nedir? Tanım, Örnekler, Gerçekler

Eski insanlar taş mineralleri, demir mineral manyetitten yapılmış doğal mıknatıslar kullandı. Aslında, "mıknatıs" kelimesi Yunanca kelimelerden gelir magnetis lithos"Magnesian taşı" veya lodestone anlamına gelir. Milet Thales, MÖ 625 ila MÖ 545 civarında manyetizmanın özelliklerini araştırdı. Hintli cerrah Sushruta aynı zamanda cerrahi amaçlı mıknatıslar kullandı. Çinliler MÖ dördüncü yüzyılda manyetizma hakkında yazdı ve birinci yüzyılda bir iğneyi çekmek için bir lodestone kullanarak tarif etti. Ancak pusula Çin'de 11. yüzyıla ve Avrupa'da 1187 yılına kadar navigasyon için kullanılmadı.

Mıknatıslar bilinmesine rağmen, Hans Christian Ørsted'in yanlışlıkla canlı teller etrafındaki manyetik alanları keşfettiği 1819 yılına kadar işlevleri için bir açıklama yoktu. Elektrik ve manyetizma arasındaki ilişki James Clerk Maxwell 1873 yılında Einstein'ın özel görelilik teorisi 1905'te.

Peki, bu görünmez güç nedir? Manyetizma

Bir telden geçen akımın yanı sıra, manyetizma, dönme manyetik momentleri tarafından üretilir. temel parçacıklarelektronlar gibi. Bu nedenle, tüm maddeler bir dereceye kadar manyetiktir çünkü atom çekirdeğinin etrafında dönen elektronlar manyetik bir alan üretir. Bir elektrik alanın varlığında, atomlar ve moleküller pozitif yüklü elektrik dipolleri oluşturur çekirdeği alanın yönünde biraz hareket ediyor ve diğeri hareket eden negatif yüklü elektronlar yol.

Tüm materyaller manyetizma sergiler, ancak manyetik davranış atomların elektron konfigürasyonuna ve sıcaklığa bağlıdır. Elektron konfigürasyonu manyetik momentlerin birbirini iptal etmesine (malzemeyi daha az manyetik hale getirmesine) veya hizalanmasına (daha manyetik hale getirilmesine) neden olabilir. Sıcaklığın artırılması rastgele termal hareketi arttırır, bu da elektronların hizalanmasını zorlaştırır ve tipik olarak bir mıknatısın mukavemetini azaltır.

Manyetizma nedenine ve davranışına göre sınıflandırılabilir. Ana manyetizma türleri şunlardır:

diyamanyetizma: Tüm malzemeler ekran diamagnetismmanyetik alan tarafından itilme eğilimi. Bununla birlikte, diğer manyetizma tipleri diamagnetizmden daha güçlü olabilir, bu nedenle sadece eşleştirilmemiş elektron içermeyen malzemelerde görülür. Elektron çiftleri mevcut olduğunda, "spin" manyetik momentleri birbirlerini iptal eder. Manyetik bir alanda, diyamanyetik malzemeler uygulanan alanın zıt yönünde zayıf bir şekilde mıknatıslanır. Diyamanyetik malzemelere örnek olarak altın, kuvars, su, bakır ve hava verilebilir.

Paramanyetizma: İçinde paramanyetik malzemeeşleştirilmemiş elektronlar var. Eşleştirilmemiş elektronlar manyetik momentlerini hizalamakta serbesttir. Manyetik bir alanda, manyetik momentler, uygulanan alanın yönünde hizalanır ve mıknatıslanır, onu güçlendirir. Paramanyetik malzemelerin örnekleri arasında magnezyum, molibden, lityum ve tantal yer alır.

Ferromanyetizma: Ferromanyetik malzemeler kalıcı mıknatıslar oluşturabilir ve mıknatıslara çekilir. Bir ferromanyette eşleştirilmemiş elektronlar vardır, ayrıca elektronların manyetik momentleri manyetik alandan çıkarıldığında bile hizalanma eğilimindedir. Ferromanyetik malzemelerin örnekleri arasında demir, kobalt, nikel, bu metallerin alaşımları, bazı nadir toprak alaşımları ve bazı manganez alaşımları bulunur.

Antiferromanyetizma: Ferromanyetiklerin aksine, antiferromanyetik bir noktadaki değerlik elektronlarının gerçek manyetik momentleri zıt yönlerde (anti-paralel). Sonuç net manyetik moment veya manyetik alan değildir. Antiferromanyetizma, hematit, demir manganez ve nikel oksit gibi geçiş metali bileşiklerinde görülür.

ferrimanyetizma: Ferromanetler gibi, ferrimagnetler mıknatıslamayı koru manyetik alandan uzaklaştırıldığında, ancak komşu elektron spin çiftleri zıt yönlere işaret eder. Malzemenin kafes düzenlemesi, bir yöne işaret eden manyetik momenti diğer yöne göre daha güçlü hale getirir. Ferrimagnetizm manyetit ve diğer ferritlerde görülür. Ferromanetler gibi, ferrimagetler de mıknatıslardan etkilenir.

Süperparamanyetizma, metamagnetizm ve spin cam gibi diğer manyetizma türleri de vardır.

Bazı canlı organizmalar manyetik alanları tespit eder ve kullanır. Manyetik alanı algılama yeteneğine manyetosepsiyon denir. Manyetosepsiyon yapabilen canlılara örnek olarak bakteriler, yumuşakçalar, eklembacaklılar ve kuşlar verilebilir. İnsan gözü, insanlarda bir dereceye kadar manyetosepsiyona izin verebilecek bir kriptokrom proteini içerir.

Birçok canlı biyomıknatıslık olarak bilinen bir süreç olan manyetizmayı kullanır. Örneğin, chitons dişlerini sertleştirmek için manyetit kullanan yumuşakçalardır. İnsanlar ayrıca dokuda bağışıklık ve sinir sistemi işlevlerini etkileyebilecek manyetit üretir.