Karşılaştırma yapmak istediğiniz sektörü seçin!
Manyetik alan nasıl oluşturulur?
Pusulanın Kuzey ve Güney yönlerini ifade eden ve arada kalan çizgiler ile oluşturulan akımdan ortaya çıkarılabilen manyetik alan, genel olarak yüklerin birbirine etki ettiği bir kuvvet alanı yaratmak ile oluşturulur.
Manyetik sözcüğünün anlamı nedir?
Manyetik sözcüğünün kökeni Fransızca “magnétique” kelimesinden gelir. Aynı zamanda bu Fransızca sözcük de Eski Yunanca’da aynı anlama gelen magnētikós (μαγνητικός) sözcüğünden türemiştir.
Manyetik Alan Formülü Nedir?
Manyetik maddeler, mıknatıs tarafından çekilen manyetik alan birimi içerisindeki maddelerdir. Manyetizma sözcüğü de bu manyetik maddelerin içinde bulunduğu alanları tanımlayan ve mıknatısların özelliklerini inceleyen fizik dalına verilen isimdir.
Sıkça Sorulan Sorular
Manyetik alan oluşturmak için bir alan içinde hareket eden yüklerin yer değiştirmesi, yani bir elektrik akımı sirkülasyonu oluşturması gerekir. Manyetik alan formülü, vektörel bir büyüklük olan manyetik alanın herhangi bir noktadaki yönü ve şiddeti ile açıklanır. Lorentz kuvveti ile bu alanda hareket eden elektrik yükü tanımlanır.
Dünya’nın kendi manyetik alanını oluşturma özelliği vardır ve bu sayede temel pusula prensibi ile birçok etken açıklanır. Zıt kutupların gücünü kullanan alanlarda dönen manyetik alan için bu sirkülasyon yaygındır.
Kullanım alanları:
- Denizci pusulaları
- Manyetik iğneler
- Jeneratörler ve elektrik motorları
- Hoparlör, elektrikli vinçler
Jeneratör sistemleri ile elektromanyetik alanları kullanarak elektrik enerjisi, üretilebilir. Manyetik alan ve iletkenin ikisinden birinin ya da her ikisinin de hareketi, elektrik üretmek için yeterlidir. Örnek olarak mıknatısın yukarı çıkarılıp potansiyel enerji kazandırılması ve bırakıldığında bu enerjinin aşağı düşerken kinetik enerjiye dönüşmesi verilebilir.
Elektrik nasıl oluşur sorusuna cevap da mıknatısla verilebilir: Bu düşme sırasında mıknatısın hareketi vardır, yani manyetik alan kuvvet çizgileri hareketlenir. Hareket eden manyetik alan kuvvet çizgileri bir bobin sarımı ile kesilirse, elektromanyetik yol ile elektrik enerjisi üretilebilir.
Manyetik alan, bir mıknatısın manyetik özelliklerini gösterebildiği manyetik alan çizgileri adı verilen ve Kuzey’den Güney’e çizilen çizgilerle gösterilen alandır. Manyetik alanın özellikleri şunlardır:
- Manyetik alanları açıklamak için manyetik alan çizgileri kullanılır.
- Manyetik alan çizgileri, N (North-Kuzey) ve S (South-Güney) olmak üzere iki kutup arasındaki kısır döngüden oluşarak ortaya çıkar.
- Manyetik alan çizgilerinin yönü her zaman N – S şeklinde ifade edilir.
- Manyetik alan, diğer nesneler üzerinde de etki uygular.
- Manyetik alan kuvvet çizgileri asla birbirlerini kesmezler.
- Dünyanın kendi manyetik alanı bulunur ve bunun en bilindik kullanım alanı pusuladır.
- Manyetik alan üretmek için mıknatıs şart değildir, bu alan elektriksel yüklerin hareketi ile de üretilebilir.
- Elektrik akımları, bir telin uzunluğu boyunca elektronların hareketiyle bir manyetik alan üretebilir.
- Doğada manyetik tek bir kutup bulunmaz. Her zaman çifttir.
- Manyetik alan, eğer yük hareket halindeyse ortaya çıkacaktır. Bu sebeple daha büyük bir yük hareketi, daha büyük bir manyetik alan büyüklüğü demektir.
Sağ el kuralı, 19.yy sonunda fizikçi John A. Fleming tarafından elektromanyetizma etkileşimlerini açıklamak ve 3 boyutlu vektörleri anlamak için bulunmuştur.
Akım düz bir kablodan geçtiği sırada, eş merkezli dairesel manyetik alan kablonun etrafını sarar. Yani eğer telden geçen akımın yönü biliniyor ise manyetik alan yönü bulunabilir. Sağ elin baş parmağı, akım yönü olarak seçilir ve diğer dört parmak kıvrılır. Elde edilen yön, manyetik alanın yönünü gösterir.
Manyetik alan B harfi ile gösterilirken uluslararası SI birimi, Nikola Tesla’nın soyadından gelen Tesla kelimesidir.
Lorentz Kuvveti kullanılarak ölçülen manyetik alan birimi coulumb-metre/saniye başına Newton’dur. Saniye başı coulomba’ya bir amper denir, mikrotesla (µT) ve amper/metre [A/m] kullanılır. Yani T=N(Am)¯¹ şeklinde de gösterilebilir.
Manyetik alan birimi olarak Tesla birimi, günlük kullanım için çok büyük bir elektrik birimi olarak kalır. Bu sebeple günlük kullanımda Gauss (G) birimi kullanılır. Bu birim 1 T=10 üzeri 4 G şeklinde de açıklanabilir.
Manyetik alan, test mıknatısları ile ölçülebilir. Örneğin bir pusula kullanarak manyetik alan ölçülebilir.
Manyetik alanın büyüklüğü, gücü ve yönü ölçülürken ise manyetometre olarak da adlandırılan Gaussmetre kullanılmaktadır.
Kullanım alanları genelde iletim hatları, transformatörler, dağıtım alanları ve bobin çevrelerindeki manyetik alanlardır.
Kullanım amaçları ise manyetik bir malzemenin mıknatıslanmasını ölçmek ve bir noktadaki manyetik alan şiddeti ile yönünü ölçmektir.
Gaussmetreler, geleneksel metal dedektörlerinden daha derin bir ölçüm yapabildiği için daha büyük manyetik metalleri bulmak için de kullanılır.
En yaygın yol, bir bakır teli metal bir yaya benzer şekilde solenoid bir şekle sokmak ve telin uçlarını bir pil veya güç kaynağının terminallerine bağlamaktır. Telin içinden geçen akım ne kadar güçlüyse manyetik alan o kadar güçlüdür. Bakır telin uçlarını daha güçlü bir pile bağlayarak akım artırılabilir. Akımı artırmanın bir başka yolu da direnci azaltmaktır. Daha iletken bir tel kullanılabilir veya elektrik kaynağı ile mıknatıs arasındaki devre kısaltılabilir.
Sıcaklık, şok, manyetik demanyetizasyon ve korozyon manyetik alanın zayıflamasına sebep olabilir. Özellikle mıknatıslar, sıcaklıkları malzemenin kritik sıcaklık değerine ulaştığında manyetik özelliklerini hemen kaybeder. Ya da şok etkisi olarak mıknatısa vurulduğunda mikro yapısı daha düşük bir enerjiye doğru yeniden düzenlemeye izin veren enerjiyi alır. Bu nedenle bu şok, mıknatısları kısmen etkisiz hale getirir.
Manyetik alan 1819 yılında 33 yaşındaki Danimarkalı bilim adamı Hans Christian Ørsted tarafından bulunmuştur. 21 Nisan 1820'de bir konferansta gösteri deneyi yaparken kullandığı aparatın telini, pilin her iki ucuna bağlayarak bir elektrik akımı yarattığında yakınlarında bulunan bir pusula iğnesinin hareket ettiğini fark etti.
Oersted 21 Temmuz 1820'de, bu konuyla ilgili yaptığı araştırmaların sonuçlarını fizikçiler ve bilim topluluklarına özel olarak dağıtılan bir broşürde yayınladı. Elde ettiği sonuçlar esas olarak nitelikseldi ancak etki açıktı: Bir elektrik akımı manyetik bir kuvvet oluşturur.
CGS birim sisteminde kullanılan Oersted (Oe) birimi, ismini Hans Christian’dan almıştır.
Manyetik alan şiddeti, vektörel bir büyüklüktür ve bir yön ile bir doğrultuya sahiptir. Bir manyetik alanın şiddetinin büyüklüğünü ve küçüklüğünü ölçmek için gereklidir.
Telden geçen elektrik akımı şiddeti, manyetik alan şiddeti ile doğru orantılıdır.
Manyetik alan şiddeti; mıknatısın kutbuna etki eden kuvvetin, mıknatısın kutup şiddetine oranlanması ile ölçülür.
H: Manyetik Alan Şiddeti,
F: Mıknatısın kutbuna etki eden kuvvet,
M: Mıknatısın kutup şiddeti olmak üzere,
H=F/M olarak hesaplanır.
Örnek olarak: Kutup şiddeti 20 MKS olan bir kutbun mıknatısına 120 Newton’luk bir kuvvet uygulanırsa manyetik alan şiddeti H=F/M=120/20’den 6 Amper/metre olarak hesaplanacaktır.
Yanlış hesaplanması halinde manyetik alan şiddeti ile oranlanan hesaplamalar da yanlış olacaktır. Akım şiddetinin hesaplanandan fazla olması, uygun olmayan makine ve malzeme kullanımından dolayı bu makinelere zarar verebilir.
Manyetik alan etkileri, günümüzün gelişen teknolojileri ile hızla artmaktadır.
Manyetik alanın faydaları şunlardır:
- Dünya’nın manyetik alanı, Dünya’yı zararlı Güneş ışınlarından korur.
- Vücudumuzun doğal manyetik alanı, bizi dış alanlara uyumlu hale getirir.
- İnsan psikolojisi için manyetik alan kullanılan tedavi yöntemleri bulunmaktadır.
Manyetik alanın kullanım alanları şunlardır:
- Elektrik/elektronik sanayisi
- Teknoloji
- Sağlık sektörü
- Bilim dünyası
Manyetik alanın canlılar üzerindeki etkileri her canlı için değişkenlik göstermektedir. Maddelerin dolayısıyla tüm canlıların, zayıf ya da güçlü manyetik özellikleri vardır.
- İnsanların vücutlarında kendi manyetik alanları vardır. Bu doğal dengenin daha güçlü bir manyetik alan ile bozulması dahilinde insanlarda baş ağrıları, yorgunluk, halsizlik ve baş dönmesi gibi kısa süreli etkiler görülebilir.
- Zayıf radyo frekanslarının hamam böceklerinin vücut saatlerini etkilediği bilinmektedir.
- Zayıf radyo frekanslarının oluşturduğu manyetik alan, yabani olmayan kuşların göç çizelgesinin bozulmasına sebep olmaktadır.
Manyetik alanın insan üzerindeki etkisi, diğer canlılara kıyaslandığında daha somut veriler ile açıklanabilir.
İnsanların yaşadığı yerlerin manyetik etkilerinin büyüklüğü, insanların kendi iç manyetik alanı ile Dünya’nın manyetik alanı arasındaki uyumluluğun bozulma sebeplerinden biridir. Bu uyumluluğun elektromanyetik kirlilik yani elektrosmorg ile bozulmasının kısa ve uzun süreli etkileri bulunur.
Elektrosmorg bozulmaların yaygın görülen etkileri şunlardır:
- Genel keyifsizlik
- Boyunda sertlik
- Göğüs acısı
- Hafıza kaybı
- Baş ağrısı
- Kalp atışında ve kan kimyasında değişim
- Sindirim ve dolaşım sorunları
Manyetik alanın yönü, her zaman için N à S şeklindedir. Dönen manyetik alanlarda manyetik alan yönü mıknatısa göre yine Kuzey (N)’den Güney (S)’e doğru olacaktır.
Manyetik alan yönü sağ el kuralı ile bulunur. Akım taşıyan çembersel bir ilmeğin alanı için sağ el kuralı kullanılabilir.
Manyetik alan yönü elektromanyetik mıknatıslarda kullanılır. Evlerdeki kapı zilleri, radyolar ve trafolarda da bulunur.
Dönen manyetik alan Nikola Tesla tarafından bulunmuştur ve gerçek üç fazlı endüksiyon motorundaki statorun üç fazlı akımı tarafından üretilir. Sabit mıknatıslı senkron motor da sabit mıknatıslarla değiştirilebilir. İç statorun üç fazlı sargıları birbirinden 120 ° elektrik derecesi aralıklıdır. Ek olarak, her sargının iletkeni bir sinüzoidal dalga gibi dağıtılır.
Dönen manyetik alanın en büyük farkı, etrafında dönen bir alan yaratmasıdır. Yani bir mıknatıs döndürüldüğünde elde edilen alandır. Ayrıca en az iki faza, yani iki alternatif akım fonksiyonuna ihtiyacı vardır. Asenkron motorlar buna bir örnektir.
Üç bobin simetrik olarak düzenlenir ve eksenler birbirine 120 ° olarak ve üç fazlı alternatif akımdan her fazın bir akımı geçirilirse merkezinde oluşan manyetik alan sabit bir yoğunluğa ulaşabilir ve yön bulunabilir. Yani alternatif bir frekansa ayarlanarak eşit hızlı bir dönüş sağlayacaktır. İki fazlı alternatif akımda bile, dönen bir manyetik alan oluşturulabilir.
Değişken frekanslı sürücüler (VFD), değişken torklu santrifüj fan, pompa ve kompresör yük uygulamalarında mevcut ve potansiyel indüksiyon motorları için kullanılır.
Döner manyetik alanın en önemli özelliği enerji tasarrufu fırsatları sunması ve enerji, elektrik ve makine gibi birçok sektörde kullanım kolaylığı sağlamasıdır.
Manyetik alan terapisi, genel sağlığı iyileştirmeye yardımcı olması için vücutta farklı türde mıknatıslar kullanarak yapılır. Ayrıca belirli ruhsal problemlerin tedavisine de yardımcı olabilir. Elektromanyetik alanlar (EMF), kas-iskelet sistemi hastalıkları açısından ağrıyı tedavi etmek için saldırgan olmayan güvenli ve kolay bir yöntem sağlar.
Bu tedavinin temelleri Dr. Wolfgang Ludwig tarafından atılmıştır.
Manyetik alan tedavisi, stimüle edilebilecek nöral yapı hastalıklarında kullanılır. Bu hastalıklar şunlardır:
- Geç ve zor kaynayan kırıklar
- Tendinit ve yumuşak doku yaralanmaları
- Romatizmal hastalıklar
- Refleks sempatik distrofi
- Bölgesel osteoporoz
- Bronşit, sinüzit
- Baş ağrıları
- Alt bölgede iskemik bozukluklar
Dünya, yüklü parçacıkların çoğunu saptıran manyetik alanı sayesinde Güneş'ten yayılan enerjik yüklü parçacıkların akışı ile gerçekleşen güneş rüzgarından korunur.
Dünya'nın manyetik alanının güvercinler, balinalar ve daha pek çok canlıya göçleri sırasında yollarını bulmaları için bir yönelim duygusu sağladığı da bilinmektedir.
Manyetosfer, Dünya'yı sürekli olarak Güneş'ten bize doğru yönlendirilen yüksek enerjili radyasyondan korur. Manyetosfer olmasaydı, Dünya atmosferinden sıyrılırdı.
Manyetik alan deneyi olarak dünyanın manyetik alanı bir anda kaldırılsaydı neler olurdu?
- Daha fazla sayıda yüklü güneş parçacığı gezegeni bombardımana tutardı.
- Güç şebekeleri ve uyduları çalışmaz ve elektronik aletler kullanılamaz hale gelirdi.
- İnsanlar, kansere neden olan ultraviyole radyasyon maruz kalırdı.
- Pusulalar çalışmazdı.
- Kuzey Kutup Işıkları görünmezdi.
Bu konuda Rochester Üniversitesinden bir jeofizikçi olan John Tarduno, Dünya’nın manyetik alanı tersine çevrilse bile manyetik alanın varlığını sürdüreceğini ancak eskisinden daha zayıf olacağını söylemektedir. Tarduno, yaptığı araştırmalar sonucu manyetik alanın şu anda yaklaşık % 80 dipolar (iki kutuplu) olduğunu ve geri kalan % 20’lik oran yüzünden asla net bir sonucun çıkarılamayacağını açıkladı.
A, B ve H sembolleri, elektromanyetizmada üç önemli vektör alanını belirtir.
- A vektör potansiyeli için,
- B manyetik alan için,
- H manyetik yoğunluk için kullanılmaktadır.
B, manyetik alan her zaman çift kutuplu olduğu için iki kutuplu alanı temsil etmektir. "B" terimi, iki kutuplu alan yoğunluğu anlamına gelir.
Manyetik alan çizgileri, manyetik alanı gösterebilmek için kullanılan çizgilerdir ve hayalidir. Aslında “manyetik alan kuvvet çizgileri” denebilir çünkü manyetik alanın uyguladığı kuvveti belirtir. (Çizgiler kendi başlarına fiziksel bir varlık değil, resimsel bir araçtır.)
- Manyetik alanın yönü, uzaydaki herhangi bir noktada alan çizgisine teğettir.
- Alanın gücü, çizgilerin yakınlığı ile orantılıdır.
- Alan çizgisinin yönünü, küçük bir pusula gösterecektir.
- Manyetik alan çizgileri asla kesişmez yani alan, uzayda herhangi bir noktada benzersizdir.
- Manyetik alan çizgileri süreklidir, başlangıcı ve sonu olmayan kapalı döngüler oluşturur.
Altın (Au), bir alyansta olduğu gibi toplu haliyle manyetik bir malzeme olarak kabul edilmez. Teknik olarak, "diyamanyetik" olarak sınıflandırılır ve bu, manyetik bir alan tarafından itilebileceği ancak kalıcı bir mıknatıs oluşturamayacağı anlamına gelir.
Altın büyük bir atomdur, bu nedenle çekirdekten en uzaktaki yörüngede dönen eşleşmemiş elektron çok hızlı hareket eder.
2000’li yılların başında birkaç nanometre boyutundaki küçük atom kümeleri olan altın nanopartiküllerin paramanyetik özelliklere sahip oldukları gösterildi. Bu, minyatür çubuk mıknatıslar gibi diğer manyetik malzemeleri çekebilecekleri anlamına geliyor.
Fakat saf altın manyetik değildir. Yani kendi başına bir mıknatıs oluşturmaz.
Manyetik kuvvet, doğanın dört temel kuvvetinden biri olan elektromanyetik kuvvetin bir sonucudur ve yüklerin hareketinden kaynaklanır. Manyetik kuvvet, yalnızca halihazırda hareket halinde olan yükleri etkiler ve manyetik alan ile iletilir.
Manyetik alan ise bunun aksine, alan kaynağının yönünü göstermez; bunun yerine dikey bir yönü gösterir. Ayrıca manyetik kuvvet, alanın yönüne dik bir yönde hareket eder.
Bir manyetik alan, bir mıknatısın veya enerjili bir bobinin (içinden geçen akımın olduğu) yakınında olduğu gibi; ilgi alanının herhangi bir yerinde, bir mıknatısın hissedeceği manyetik kuvvetin gücünü ve yönünü tanımlar. Bir güç alanı örneğidir.
Elektrik kuvveti her zaman elektrik alanına paraleldir ancak manyetik kuvvet, manyetik alan üzerinde dik olarak etki eder.
Elektrik kuvveti, yüklü parçacığın hızından bağımsızdır. Manyetik kuvvet ise yalnızca yüklü parçacık hareket halindeyken etki edebilir.
Manyetik alanı mıknatıs etkisinden arındırmanın en iyi yolu, kütlenin uzaklaştırılmasıdır. Mıknatısın hacmi azalırsa tamamen ortadan kaldırılamasa bile manyetik alan da azalacaktır.
Bir mıknatısa ısı uygulamak, mıknatısın elektronlarının dans etmesine ve daha yüksek enerji durumlarına geçmesine neden olur. Bu da manyetik alanı azaltacaktır.
Manyetik alanın etkisi, kendisine ters bir manyetik alan uygulanarak azaltılabilir. Bu, mıknatısın bir bileşeni olan alternatif bir akımdan başka bir alternatif akım geçirilerek gerçekleştirilebilir.
Manyetik alan neden yok etmek istenebilir? Bazı durumlarda manyetik alanın yarattığı manyetizasyon etkisi istenmez. Demanyetizasyon, verileri kaldırmanın ve güvenliği artırmanın bir yoludur.
Bir manyetik alanı tamamen 'bloke etmek' mümkün değildir. Mıknatısın doğası gereği manyetik alan çizgilerinin karşı kutupta sona ermesi gerekir ve bu nedenle manyetik alanı tamamen durdurmanın bir yolu yoktur. Dünya’nın manyetik alanı mükemmel bir örnektir. Bununla birlikte, çoğu zaman ekipmanı manyetik alanlardan korumak gerekir ve bunun için manyetik alanın yeniden yönlendirilmesi gerekir.
Eğer yönlendirilemiyorsa koruma gerektiren ekipman, "Manyetik Kalkan" adı verilen ve çelik gibi çok yüksek manyetik geçirgenliğe sahip bir malzemeden yapılmış veya bu malzemeden oluşan bir yapı içinde muhafaza edilmelidir.
Manyetik alan aşağıdaki endüstrilerde kullanılır:
- Madencilik ve maden teknolojileri
- Yiyecek ve ilaç
- Plastikler ve cam
- Endüstriyel seramikler
Bir solenoid, birçok turda sarılmış uzun bir tel bobinidir. İçinden bir akım geçtiğinde neredeyse tek tip bir manyetik alan oluşturur.
Solenoidler, elektrik akımını mekanik harekete dönüştürebilir ve bu nedenle çok yaygın şekilde anahtar olarak kullanılır.
Bir solenoid içindeki manyetik alan, dönüşlerin akımına ve yoğunluğuna bağlıdır. Bir solenoidin yanına yerleştirilmiş ferromanyetik çubuklarının çektiği kuvveti kabaca tahmin etmek için, çubuk solenoide yerleştirilirken manyetik alan enerjisindeki değişim kullanılabilir.
Bir solenoid içindeki manyetik alan hem uygulanan akım hem de birim uzunluk başına dönüş sayısı ile orantılıdır.
Bir tel bobinindeki bir elektrik akımının ürettiği manyetik alan, onu oluşturan akım döngülerinin manyetik alanlarının üst üste binmesi olarak görselleştirilebilir.
Ayrı akım döngülerinin alanları, güçlü ve oldukça homojen bir manyetik alan oluşturmak için bobinin içine eklenir. Sıkıca sarılmış bir bobine, solenoid denir.
Elektrik ve manyetizma ayrı fakat elektromanyetik kuvvetle ilişkili, birbiriyle bağlantılı fenomenlerdir. Birlikte, temel bir fizik disiplini olan elektromanyetizmanın temelini oluştururlar. Hareketli bir elektrik yükü, manyetik bir alan oluşturur.
Manyetik alan, bir elektrik akımı üreterek elektrik yükü hareketine neden olur.
Elektromanyetik bir dalgada, elektrik alan ve manyetik alan birbirine diktir.
Hall etkisi, 1879'da metal bir şerit boyunca uzunlamasına hareket eden elektronların, şerit düzlemine dikey bir manyetik alana da maruz kalırsa şeridin yan tarafına doğru saptırılacağını gözlemleyen Edwin Hall'un adını almıştır.
Hall etkisi, iletkenin akımına dik bir manyetik alan uygulandığında iletkenin elektrik akımına çapraz olan bir elektrik iletkeni boyunca bir voltaj farkının (Hall voltajı) üretilmesidir.
Bir teldeki yükleri hareket ettirmek, manyetik bir alan varlığında yörüngeyi değiştirerek ona doğru "eğilir". Böylece bu yükler, malzemenin bir yüzünde birikir. Diğer yüzünde, aşırı bir zıt yük kalır ve böylece bir elektrik potansiyeli yaratılır.
Hall voltajının formülü bu şekilde gösterilir.
Dünya'nın manyetik alanı, Dünya'nın derinliklerindeki sıvı dış çekirdekten akan elektrik akımları tarafından oluşmaktadır. Dünyanın manyetik alanı, Dünya'nın dönüş ekseninden 11 derece eğimli bir çubuk mıknatısınkine benzer ve her 250.000 yılda bir kendini tersine çevirir. Kuzey manyetik kutbu güney kutbu olur ve güney manyetik kutbu kuzey kutbu olur. Bilim adamlarının, geri dönüşlerin neden meydana geldiğine dair net bir teorisi bulunmamaktadır.
Dünya yüzeyinde ölçülen manyetik alan büyüklüğü yaklaşık yarım Gauss'tur ve kuzey yarımkürede Dünya'ya doğru eğilir. Büyüklük, Dünya yüzeyinde 0,3 ila 0,6 Gauss aralığında değişir.
Bir elektrik yükü hareket ederken veya bir elektrik akımı bir telden geçtiğinde dairesel bir manyetik alan oluşur. Hareketli yükler aşağıdaki şekillerde manyetik alan oluşturur:
1- Telin etrafındaki manyetik alan
Elektron, proton veya iyon gibi yüklü bir parçacık hareket halindeyken manyetik kuvvet çizgileri parçacık etrafında döner. Bir telin içinden geçen elektrik akımı, hareket halindeki elektronlardan oluştuğu için telin etrafında manyetik alan vardır.
2- Elektrik ve manyetizma için konvansiyonlar
Akımın yönüne göre manyetik alanın yönünü belirlemek için belirli kurallar kullanılır.
3- Elektrik akımının yönü
Elektronların negatif (-) bir elektrik yüküne sahip olmasına ve bir teldeki pozitif (+) terminale doğru hareket etmesine rağmen kural, elektrik akımının pozitif (+)'den negatif (-)'e hareket etmesidir.
4- Manyetik alanın yönü
Manyetik alan kuralı, kuvvet çizgilerinin kuzeyden (N) güneye (S) hareket etmesidir. Bu yönde hareket edip etmedikleri bilinmez ama bu herkesin takip ettiği bir konvansiyondur.
5- Manyetik alan için sağ el kuralı
Manyetik alanın yönünü belirlemek için sağ el kuralı, sağ elin baş parmağı elektrik akımı yönünü gösterecek şekilde bir telin etrafına sarılırsa parmakların manyetik alanı akım yönünde olacaktır.
6- Pusula ile doğrulama
Bir karta bir veya daha fazla pusula yerleştirilip yönleri gözlemlenerek manyetik alanın yönü doğrulanabilir.
Hareketli yüklerin oluşturduğu manyetik alan örnekleri arasında aşağıdakiler bulunur:
- MRI tarayıcıları
- Bilgisayar,
- Mikrodalga
- Trenler
- Yeni hız trenleri
Manyetik akı, belirli bir alandan geçen toplam manyetik alanın ölçüsüdür. Manyetik kuvvetin belirli bir alanı kaplayan bir şey üzerindeki etkilerini açıklamaya yardım eder. Manyetik akının ölçümü seçilen belirli alana bağlıdır.
Manyetik alan yoğunluğu, manyetik devrenin yalnızca tek bir malzemeden yapılmış ve sabit bir enine kesite sahip olan bölümü için geçerlidir. Birim, metre başına amper-dönüş olarak ifade edilir ve sembolü H'dir.
B, manyetik akı yoğunluğu,
μ manyetik geçirgenlik,
M, manyetizasyondur.
Manyetik alan yoğunluğu formülü şu şekildedir:
H = B / μ - M
