Demir, nikel, çelik gibi bazı metalleri kendine çeken, bunu da manyetik kutup özelliği sayesinde yapabilen maddeye mıknatıs denmiş. Manyetik alana sahip materyale mıknatıs denir yani. O da özünde bir metaldir ve çoğunlukla “U” harfi şeklinde biçimlendirilmiştir. İki ucu, diğer bir deyişle iki kutbu, manyetik bir itme ve çekme gücüne sahiptir.
Aslında her şeyin kendine göre bir çekilme yetisi vardır. Demirinki çok yüksekken, sıvı oksijeninki çok düşüktür örneğin. Su bile manyetik alan tarafından hareketlendirilebilir.
Bahsettiğimiz bu manyetik çekiş ve itiş gücüne doğal olarak sahip bulunan tiptekilere tabii ya da doğal mıknatıs, sonradan kazandırılan güçlerle bu hale gelmiş olanlara suni ya da yapay mıknatıs, ham demirden bir parçanın çevresine sarılmış selenoit isimli geçirgen bir madde yardımıyla elektrik akımı geçiren ve bu şekilde mıknatıs özelliği kazanmış olanlara da elektromıknatıs denir. Elektromıknatıs geçici, diğer ikisi ise kalıcı mıknatıs özelliğine sahiptir.
“Magnetit” olarak bilinen ve kimyasal açılımı Fe3O4 olan demir cevheri, magnetik özellikler taşır. Mıknatıs taşı denen ve doğal olarak çekim gücüne sahip olan cevher de mıknatıs yapımında kullanılır. Ancak bunu çokça bulmak mümkün değildir.
Manyetik alanın birimi ‘tesla’, manyetik alanın çekim gücü birimi ise ‘weber’dir.
İsim kökeni ve kısa tarihi
Mıknatıs sözcüğünün kökeninin bizim topraklardan geldiğine dair bir bilgi var: İngilizce ‘magnet’ kelimesi, mıknatıs maddesinin çok bulunduğu Manisa, eski adıyla Magnesia’dan türemiş. Bir diğer bilgi de Latin kökenli ‘manyes’ kelimesinin ‘manyesia’ya dönüşmesi ve İngilizce ‘magnet’ e dönüşmüş olduğudur.
Mıknatıs kullanarak ilk kez pusula yapan millet kimilerine göre Araplar olmasına rağmen, çoğu tarihçi Çinliler üzerinde duruyor. Mıknatıs taşının tahta üzerine yerleştirilip su dolu bir kaba bırakıldığında kuzey – güney doğrultusunu işaret ettiğini nasıl buldular, onu bilemiyoruz tabii ki. Bildiğimiz, onları Yunanlıların takip ettiği. Ünlü filozof ve bilim adamı Tales, magnetizma konusunda o zamana kadarki en ciddi araştırmaları yapmış ve bulduklarını aktarmış. İngiliz bilim insanı William Gilbert de “De Magnete” isimli kitabında dünyanın küresel bir mıknatıs olduğunu açıklamış. Buna göre, elimizdeki pusula doğal olarak yerkürenin manyetik kutbunu işaret ediyor.
Elektrik ile magnetizma arasındaki ilişki tabii ki bundan çok uzun zaman sonra ortaya çıkarılabilmiş. 1819’da, Danimarkalı profesör Hans Christian Oersted, bir derste uyguladığı deneyde, elektrik devresinin açılma ve kapanması ile yakında bulunan pusulanın iğnesinin saptığını görmüş. Araştırmasını bu yönde geliştirince, bir mıknatısın yanındaki telin içinden akım geçirildiğinde mıknatısın teli hareket ettirdiğini gözlemiş. Böylece elektrik ile magnetizma arasındaki ilişki kanıtlanmış. Andre Marie Ampere, Dominique François Arago, Georg Simon Ohm, Michael Faraday gibi ünlü bilimciler, bu konudaki bulguları gitgide daha da geliştirmişler. Elektrik ve magnetizma arasındaki çalışmaları o zaman için en üst düzeye çıkaran bilim adamı ise James Clerk Maxwell olmuş.
Mıknatıs kutuplarını belirlemek için kuzey ve güney ifadeleri kullanılır. Bu aslında yerkürenin manyetik alanı ile benzeşir. Yerküreyi bir mıknatıs gibi düşünürsek, Kuzey Kutbu tarafındaki manyetik kutup güney, Güney Kutbu tarafındaki manyetik kutup ise kuzey olur. Bu tersliği özellikle vurgulayalım. Kendi haline bırakılan bir mıknatıs gidip kuzey-güney yönünü bulacaktır. Kuzey Kutbu’nu gösteren tarafı pozitif kutup, Güney Kutbu’na dönük tarafı ise negatif kutup olarak adlandırılır. Zıt kutuplar birbirini çekerken, aynı kutuplar itme eğilimi gösterirler.
Elimize bir çubuk mıknatıs alıp onu bir şekilde ikiye bölebilirsek, ayrı iki mıknatıs elde ederiz ve onun da aynı şekilde kutupları olur. Bu iki kutbun çekim gücü de birbirine eşit. Zaten kutup dediğimiz kısımlar, atomların diziliminden ötürü, manyetik alanın en güçlü olduğu yerler.
Bilimsel adı manyetit olan doğal mıknatıs, kristal yapılı bir demir cevheridir. Manyetik kutup özelliği taşıyan nikel, kobalt gibi özel maddeler çeşitli şekilde bildiğimiz mıknatıs haline getirilebilir: Var olan bir mıknatıs ile temas ettirilebilir veya yerkürenin manyetik meridyenine paralel bir şekilde yerleştirilip sert bir darbe uygulanabilir.
Bütün maddeler, proton, nötron, elektron gibi parçacıklardan oluşur. Bunlar en basit ifadeyle kendi kendilerine dönerler ve bu da onlara bir manyetik alan gücü kazandırır. Bu mantıkla, tüm maddelerin manyetik olması gerekir ama güçleri farklıdır. Bunun sebebi de parçacıkların dizilimidir. Örneğin eğer parçacıklar çok sık dizilmişse, her biri bir diğerinin manyetik alanını ortadan kaldırır. Mıknatısta bu dizilim en yüksek çekimi oluşturacak biçimdedir.
Elektronlar manyetik alan oluşturma işinde çok başarılıdır. Bir atom içinde, elektronlar yörüngelere dizilmiş çiftler halinde ya da tek tek bulunabilir. Çift halinde iseler, dönüş yönleri birbirine terstir. Bazı atomlarda da çift olmayan elektronlar bulunur. Tüm mıknatıslar çift olmayan elektronlara sahiptir ama çift elektronlu tüm atomlar manyetik olmayabilir.
Elektromıknatıs yapmak için yalıtılmış çok ince kablolar ham demire sarılır ve kablolardan elektrik akımı geçirilir. Elektrik akımı kesildiğinde, mıknatıs özelliği de kaybolur. Manyetik alanlar, elektrik akımları sayesinde oluşur. Akım taşıyan tek bir telin çekim gücü az olacağı için, bobin denen makara etrafına bir çok tel sarılır ve çekim alanı böylece güçlendirilir. Bakın şurada minik bir elektromıknatıs yapmanın en basit yolu anlatılmış.
Mıknatısla ilgili diğer bazı bilgiler
Mıknatısın kullanıldığı başlıca yerlere bakacak olursak, pusula, bildiğimiz VHS videolar, kasetler, bilgisayarların içindeki floppy diskler ve hard diskler, kredi ve ATM kartları, televizyon ve bilgisayar monitörleri, kapı zili, hoparlör ve mikrofonlar, elektrikli motor ve jeneratörler, transformatörler öne çıkıyor. Dikiş makinelerini de unutmayalım; yere saçılan bin tane toplu iğneyi en ufak hasarla toplamanın tek yolu mıknatıs değilse nedir? Bir de buzdolabı kapaklarının üstüne yapıştırılan süsler var tabii.
