MANYETİZMANIN TEKNOLOJİK KULLANIMI
PUSULA VE ÇEŞİTLERİ
Pusula; yerin manyetik alanı ile çalışarak yön gösteren bir cihazdır. İtalyanca “bussola” kelimesinden Türkçeye girmiştir. (Fr: Boussole, İng; Compass.)
Yapısı; 360 derecelik sabit bir kadran ile sürtünmesiz bir mile bağlanmış, mıknatıslı bir iğneden ibarettir. Mıknatıs iğnenin titreşimini önlemek için bu düzenek içi sıvı dolu (su, alkol, vb.) bir kapalı kap içerisine alınmıştır. Basit bir pusula; ortadan ipe bağlanmış bir mıknatısla veya suya batmayan bir tahta parçasına mıknatıs bağlayıp, onu suya koymakla elde edilebilir. Pusuladaki mıknatıs iğnenin bir ucu daima manyetik kuzeyi gösterir ve farklı (genellikle kırmızı) renkte işaretlenir.
Dünyanın manyetik kuzeyi ile gerçek kuzeyi farklı yerlerde olduğundan aralarında bulunulan yere göre değişen iki açı bulunur. İlkine sapma açısı denir. Sapma, bulunulan yere göre doğuya veya batıya doğru olur. Sapma açısı, yıllara ve mevsimlere göre değişir. İkinci olarak kutuplara doğru artan ekvatora doğru azalan yatay düzlemle iğne arasında bir eğim açısı bulunur. Eğim açısı Türkiye'de yaklaşık 60o, kutuplarda 90o, ekvatorda 0 derecedir. Bu açıların hesaplanmasıyla gerçek kuzey tespit edilir. Günümüzde direkt gerçek kuzeyi gösteren Jiroskopik pusulalar yapılmıştır.
Pusula başlıca; askeri alanda, gemicilikte, havacılıkta kullanılmakla beraber, Müslümanların ibadetlerinde kıbleyi bulmaları için de kullanılmaktadır. Pusulalar kullanım amacına göre farklı şekillerde yapılmıştır. (Resim: Muhtelif Pusulalar.)
ELEKTRO MANYETİK TELGRAF
1830 yılında Joseph Henry kablolarla uzaklaştırdığı bir zili çaldırmayı başarmıştı. Telgrafın prototipi olan bu buluştan sonra, konu üzerinde çalışan Amerikalı mucit Samuel Mors (1791-1872) 1835 te uzun ve kısa sinyal gönderen ilk telgraf modelini yaptı. Ancak bunda bazı eksiklikler vardı. Mors alfabesiyle birlikte kullanılabilir ilk telgrafı 1837 de tamamlayarak patent aldı.
Telgrafta biri alıcı diğeri verici olmak üzere iki istasyon vardır. Verici istasyon bir üreteç ile maniple adı verilen tuştan meydana gelir. Alıcı istasyonda ise elektromıknatıs ile manyetik palet bulunur. Devreden akım geçince elektromıknatıs paleti çeker. Rulo halinde dönmekte olan kağıt üzerinde şifreli biçimde yazılır. Maniple uzun süre basılırsa çizgi, kısa süreli basılırsa nokta meydana gelir. Bu çizgi ve noktalara “mors alfabesi” denir ve konuşma diline çevrilebilir.
ELEKTRİK MOTORLARI VE JENERATÖRLERİ
Elektrik motorları ve jeneratörlerin çalışma prensibi “Elektrik ve Manyetizma” başlığı altında açıklanmıştır.
DC Motorun yapısı: DC Motor temel olarak Rotor (Hareketli kısım) ve Statordan (Sabit kısım) oluşmaktadır. Büyük motorlarda mıknatıslar; statorda yer alırken, küçük boyutlu motorlarda sarım güçlüğünden rotorda yer alır (Şekil 1). Çok büyük motorlarda sabit mıknatısların yerine elektro mıknatıslar da kullanılır. Rotordaki sarımlara fırça ve kolektör de ilave edilir. Sarımlar stator üstünde iken rotor hareketine bağlı akım değiştirici (komitatör) kullanılır.
Motorun çalışması; Elektrik akımıyla oluşturulan elektromanyetik alanın (kutupların), sabit mıknatıs alanına göre devamlı itme veya çekme oluşturacak şekilde değiştirilmesi esasına dayanmaktadır. Şekilde verilen tek yönlü akım rotor bobinini ok yönünde 90o hareket ettirir. Bu açıda bobini etkileyen herhangi bir kuvvet yoktur. 180 nci derecede aynı şekilde akım verilmeye devam ederse ters bir kuvvet oluşarak dönüş engellenir. Bu nedenle 90 ncı derecede akım kesilir. 180 nci derecede tekrar verilir. Bu kontrollü değişim kolektör (veya komitatör) ve fırçalar vasıtasıyla akım yönünü değiştirmek suretiyle sağlanır. Motorda enerji çoğunlukla Elektromanyetik alanın oluşturulabilmesi için harcanır. Mevcut durumda güç rotorda oluşurken, stator buna destek vazifesi görmektedir. Ancak gücü kontrol eden ve dönüşü sağlayan kollektördür. Kollektör kullanılmayan bir sistemde dönüş elle devreyi açmak kapatmak şeklinde de gerçekleştirilebilir.
Jeneratörlerde de yapı aynıdır. Ancak çalışması farklıdır. Motorda elektrik enerjisi verilerek hareket elde edilirken, jeneratörde rotora dıştan hareket verilerek elektrik enerjisi elde edilir.
Motorlar; hayatımızın her evresinde oldukça sık kullandığımız cihazlardır. Buz dolabından blender ve, fön makinesine, tramvaydan yürüyen merdivene kadar sayılamayacak kadar pek çok alanda hayatımızı kolaylaştırır. Jeneratörlerle elde edilen elektrik ise sanki günlük yaşantımızın bir parçası olmuştur. Bu iki aracın da temelinde mıknatıs ve manyetizma bulunmaktadır.
TERMO MOTOR :
Nikola Tesla tarafından icat edilen termo motora ait şema aşağıdadır.
Motorun Çalışması: A demir plakası N mıknatısı tarafından çekilir, H beki ile ısıtılır. Isınınca manyetikliğini kaybeden plaka F yayı ile mıknatıstan uzaklaştırılır. Soğuyan A plakası tekrar mıknatıs tarafından çekilir. Böylece elde edilen ileri-geri hareket, bir piston kolu ve krank vasıtasıyla volana bağlanınca dönüş meydana getirilmiş olur.
Son yapılan çalışmalarda demir plaka yerine Gadolinyum kullanımından daha verimli sonuç alındığı görülmektedir. Ancak yüksek enerji ihtiyacı nedeniyle günlük hayatta kullanım yeri bulunmamaktadır.
MAGLEV TRENLERİ :
İlk maglev tren Alman mucit Alfred Zehden tarafından 1902 yılında icat edildi. İlk tasarım 1959 yılında yapıldı. İlk maglev Almanya’nın Hamburg kentinde inşa edilmesine rağmen 1 ay sonra kapatıldı. 1984 yılında İngiltere’nin Birmingham kentinde yapılan modeli, toplu ulaştırmada kullanıldı. 2004 yılında en hızlı maglev tren Şanghay-Çin’de inşa edildi.
Maglev, Manyetik Levitasyonun kısaltması olup, Maglev trenleri manyetik bir yastık üzerinde sürtünmesiz ortamda hareket etmektedir. Tekerlek kullanılmamaktadır. Burada manyetik alan için elektrik enerjisi kullanılmaktadır. Demiryolu yerine döşenmiş selenoid (bobin) ler bulunur. Vagon kısmında da tekerlekler yerine selenoidler bulunur. Bu selenoidlere enerji verildiğinde oluşan manyetik alan dolayısıyla vagon 1-10 cm. kadar yükselir. Vagon bobinlerindeki kutup değişimi ile de harekete geçer. Yüksek hız için aerodinamik bir yapıya sahiptir. Hedef 1000 km/h dır.Tekerlek yerine kullanılan mekanizmaya ait şekil ilk resimde, maglev trenin çalışma prensibi ikinci şemadadır.
Halen Almanya, Japonya ve Çin’de kullanılmaktadır. Japon malı JR MAGLEV hız deneylerinde 2015 yılı itibariyle 603 km/saat ile rekoru elinde bulundurmaktadır. Alman, transrapid TR 07 430 km/saat hıza sahiptir. Geleceğin teknolojisi olarak görülen bu sistem üzerinde, Çin ve Japonya’nın önemli çalışmaları bulunmaktadır. Toplu ulaşımdaki en hızlı kara vasıtalarıdır. Buna ait diğer bilgiler https://www.fizikist.com/maglev-treninin-calisma-prensibi/ temin edilebilir.
DİĞER KULLANIM ALANLARI :
Altında mıknatıs bulunan bir kâğıdın üstüne, yumuşak(katışıksız) bir demir parçası konulursa, çevresindeki kuvvet çizgileri, sanki bu demirin içinden geçiyormuş gibi, bir araya toplanır. Çünkü kuvvet çizgilerinin demirden geçmesi, havadan geçmesinden çok daha kolaydır. Bu nedenle, bazı duyarlı aygıtları manyetik etkiden korumak için, yumuşak demirden paravanlar kullanılır.
Yine manyetizma; hoparlörler, manyetik seperatörler, çakmak manyetoları, manyetik etiketler, buzdolabı kapakları, bilgisayar harddiskleri, teyp bantları, elektrikli bisikletler, klasik kapı zilleri, kapı otomatları, vb. pek çok araç ve gereçte kullanılır. İşviçre’de kurulan CERN araştırma merkezinde higs bozonu elde etmek için yapılan çalışmalarda proton hızlandırma ve çarpıştırma işleminde yine elektro manyetik alan kullanılmaktadır.
