Elektromanyetizma nedir, nerelerde kullanılır, ne işe yarar? Elektromanyetizma günlük hayatta nerelerde hangi cihazlarda kullanılır, örnekler.
Elektromanyetizma
Elektromanyetizma birbiriyle yakından bağlantılı iki temel kuvvet içerir: Elektrik ve manyetizma. Manyetizma elektriğin diğer yüzüdür. Hareket halindeki elektriksel yük manyetik alanlar yaratır, manyetik alan değişimleri de elektrik akımları yaratır. Elektrik akımını bir kablo üzerinde harekete geçirdiğinizde manyetik alan oluşur. Kablo metalin etrafına bobin olarak sarılırsa daha güçlü bir manyetik alan yaratılabilir. Hoparlör, bilgisayar sabit diskleri ve parçacık hızlandırıcısı gibi uygulamalarda elektromanyetik kuvvet iş başındadır.
ELEKTROMANYETİK TAYF
Kaynak: pixabay.com
Gözle görülen ışık, elektromanyetik tayfın, yani farklı türlerdeki elektromanyetik ışımanın (ışın) küçük bir dilimidir. Işın türleri, dalga boylarına (bir dalganın çukurları arasındaki mesafe ve dalganın gidebileceği uzaklık) ve dalganın frekansına yani gücüne göre düzenlenir. Dalga boyu birkaç metreden birkaç kilometreye kadar uzanabilen radyo dalgaları, tayfın bir ucunda yer alır. Dalga boyları bir atomun çekirdeğinden bile küçük olan gamma ışınları ve X-ışınlan ise tayfın diğer ucundadır. Frekans ne kadar yüksekse enerji de o kadar büyüktür. Cep telefonuyla konuşmanızı sağlayan radyo dalgasını hissetmezsiniz ama kızılötesi dalgalar teninizi ısıtacak kadar güçlüdür, ultraviyole dalgalar can yakıcı bir güneş yanığına yol açabilir, yeterince gamma ışınına maruz kalırsanız hücreleriniz buharlaşır. Elektromanyetik dalgaların kullanım yelpazesi inanılmaz ölçüde geniştir. Mikrodalgalar hem yiyecekleri ısıtmakta, hem de uydu sinyalleri göndermekte kullanılır. Daha kısa, kızılötesine yakın ışınlar, televizyon kumandalarında kullanılır.
HOPARLÖR VE KULAKLIK
Kaynak: pixabay.com
Hoparlörlerden duyduğunuz sesi üreten şey aslında titreşen manyetik bir bobindir, insan kulağı -özellikle de kulak zarı- ses dalgalarına ~ maruz kalınca titreşir ve beyin bu titreşimi sese dönüştürür. Hoparlörler de -kulaklıklar da birer küçük hoparlör sayılır- aynen kulak gibi çalışıp sesi benzer bir şekilde ortaya çıkarır.
Koni biçimindeki hoparlör gövdesinin en geniş bölümüne insan kulağındaki kulak zarı işlevini görecek bir diyafram yerleştirilir. Koninin dar tarafı demir bir bobin ve mıknatısa ve bunlar da kablolara bağlanır. Kablolar ise bir müzik setine veya MP3 çalara bağlanır.
Açma düğmesine basılan müzik seti, kablolardan geçerek bobini manyetize eden elektrik sinyalleri üretir. Bobin, diyaframı hareket ettirecek bir hareketle ileri geri titreşir.
Bu hareket, diyaframın titreşimleriyle sese dönüştürülür.
SABİT DİSK
Kaynak: pixabay.com
Bilgisayarınızdaki sabit diskin bir tek görevi vardır: Programları ve verileri ihtiyacınız olana kadar saklamak. Bu donanım ilk kez 1950’lerde icat edildi ancak sabit (hard) sıfatı 1960’larda çıkan disketlerden ayırt edilmesi için sonradan kullanılmaya başlandı. Sabit disk, veri depolamak amacıyla iyi cilalanmış cam ya da alüminyum bir diski kaplayan manyetik ortamla çalışır. Veriler, bu manyetik ortamdaki etki alanı denilen minik çukurlarda depolanır. Elektronik kontrol aygıtları etki alanlarını ikili kod rakamlarına çeviren -açık yada kapalı olarak iki durumdan birini gösteren sıfırlar ya da birler – bir okuma – yazma mekanizmasını çalıştırır.
PARÇACIK HIZLANDIRICI
(Image: Maximilien Brice/CERN)
Parçacık hızlandırıcıda, atom içindeki parçacıkları yüksek hızlara çıkaran manyetik alanlar; ardından bu parçacıklan bir ışın huzmesi şeklinde tuzaklar Bu ışın huzmesi sonra daha düşük enerji seviyelerinde odaklanıp röntgen cihazları gibi aletlerde kullanılabilir.
Teorik ve deneysel fizik araştırmalarında kullanılan yüksek düzey parçacık hızlandırıcılar; ışınları ışık hızına yaklaşan hızlarda zıt yönlerde odaklan Bu tür hızlandırıcılarda, bu ışınlar kesiştiğinde, içlerindeki parçacıklar çarpışır ve parçalanır. Araştırmacılar dağılan parçaları algılamak ve örneğin atomu meydana getiren parçaları Karşıt maddenin yok oluşu belirlemek için özel aletler kullanırlar (bu nedenle parçacık hızlandırıcılar için “atom parçalayıcıya da “parçacık çarpıştırıcı” denildiğini duymuş olabilirsiniz). Atomaltı parçacıkların araştırılmasından elde edilen bilgi sayesinde maddenin oluşumu, evrenin nasıl meydana geldiği, enerjinin doğası ve karanlık madde gibi konuları daha iyi anlayabiliyoruz.
Beş farklı tip parçacık hızlandırıcı vardır: Linak (doğrusal hızlandırıcı), siklotron, betatron sinkrotron ve halka tipli çarpıştırıcı. Şekillerine ve parçacıkların içlerinde nasıl yol aldığına göre birbirlerinden farklılık gösterirler. Ayrıca manyetik alanların güç yoğunluğu ve her birinin kullanım amacı açısından da farklar söz konusudur.
1930’larda ilk çarpıştırıcının yapılmasının üstünden henüz 100 yıl geçmeden araştırmacıların erişebildiği hızlandırıcı enerjisi yaklaşık bir milyon kat arttı. Bu kapasite fizikçilerin atom içindeki çok sayıda parçacığı keşfetmesine olanak tanıdı.
ELEKTRON MİKROSKOBU
Kaynak: pixabay.com
Görülemeyeni görmeye çalışmak: Bütün mikroskopların amacı budun Basit bir optik mikroskop, merceklerden ve ışıktan yararlanıp nesneyi büyüterek insan gözüyle görülecek hale getirir. Elektron mikroskobu ise, havası alınmış bir haznede özel olarak hazırlanmış örneğin üstüne manyetik lensler yardımıyla hızla hareket eden elektron ışınlarını odaklayarak çalışın Sonuçta ayrıntıda ve büyüklükte gerçekten hayret verici bir düzeye ulaşılır.
Çıplak gözle görebileceğimizden 100 milyon kat daha iyi bir görüntü sağlanın iki tür elektron mikroskobu vardır: Geçirimli ve taramalı.Taramalı elektron mikroskobu, metalik kaplamalı numunelerin, elektronlar üzerlerinden yansıdığı sırada görselini oluşturun Geçirimli elektron mikroskobu ise elektronları numunelerin içinden yansıtıcı plakaların üzerine geçirir. Her iki mikroskop da numunenin monitör üzerinde ayrıntılı bir görüntüsünü çıkarır. Taramalı elektron mikroskopları numune yüzeyleri ayrıntılı inceleneceği zaman kullanılır; geçirmeli elektron mikroskoplarıysa iç yapıya dair ayrıntı gerektiğinde kullanılır (Mikroskopi alanında bilimin geldiği nokta, elektronların dalga benzeri özelliklerini bir cismin yüzeyinin altına bakmakta kullanabilen, 1981’de geliştirilmiş taramalı tünelleme mikroskobunda özetlenebilir.)
Elektron mikroskobu sayesinde araştırmacılar; bakterileri, virüsleri, molekülleri ve hatta atomları bu mikroskobun 1926’daki icadından önce hiç bilinmeyen yönleriyle keşfettiler.
MANYETİK YÜZER GEMİ
Manyetik kaldırma (maglev), manyetik bir alanın bir taşıtı -bu örnekte bir gemiyi- yükseltmesi, kaldırma ve itme kuvvetiyle yürütmesi fikrine dayanır Bu fikir trenlerde başarıyla uygulanmış olmakla beraber gemilerde kullanımı henüz teori aşamasındadır Basit ama dahice bir prensibe dayanır. Manyetik kaldırma sistemi klasik motora bir parça müdahale eder; elektriği ileten kablolar yerine iletken görevini deniz üstlenir. Geminin altına yerleştirilen elektrotlar arasında elektrik üretilir. Ardından güçlü mıknatıslar suda manyetik bir alan yaratır Ortaya çıkan kuvvet deniz suyunu itip, suyu geriye, gemiyi ileriye doğru hareket ettirir ilk olarak Amerikalı mühendis Stewart Way 1960 yılında bu fikri ortaya attı. Kendi yaptığı 3 metrelik denizaltı benzeri taşıtla saatte 2 deniz mili (3,7 kilometre) hızla 12 dakika kadar yol aldı.
MANYETİK RAYLI TREN
Kaynak: pixabay.com
Manyetik trenin çalışması akıl almaz gibi görünse de aslında kolay anlaşılır bir fikre dayanır.Trenin hareketiyle, ilerlediği raylara yerleştirilmiş mıknatıslara akım gönderilir ve tren geçtikten sonra akım kaybolur. Uyarılan mıknatıslar trenin altına yerleştirilen mıknatısları iter.Tren raylardan birkaç santimetre kadar yükselir ve raylı sistemin manyetik alanları treni yürütür. Manyetik trenler; klasik trenlerin yaklaşık iki katı hızla ilerler ve daha az enerji harcar. Neredeyse hiç sürtünmeye maruz kalmamalarının da etkisiyle bu trenlerin bakım ve işletme maliyetleri de daha düşüktür. Ayrıca çevreye zararsızdırlar ve klasik trenlere oranla daha güvenlidirler.
