“Elektrik ve Manyetizma” isimli yazı dizimizin bir önceki yazısında manyetizmaya bir giriş yapmış, manyetik alanı ve Lorentz kuvvet yasasını tanımlamıştık. Bu yazımızda manyetizmanın aslında hareketli yüklerin bir diğeri üzerine sarf ettiği kuvvetten başka bir şey olmadığını göreceğiz.
Elektrikte yüklerin birbiri üzerine sarf ettiği kuvvet elektrik alan ile yükün çarpımı olarak ifade ediliyordu. Bu kuvvet de yükler hareketli olsun ya da olmasın var olan ve elektrostatik kuvvet olarak da adlandırılan bir kuvvettir. Manyetizmada ise kuvveti bir elektrodinamik kuvvet olarak da ifade ediliyor ama daha çok kullanılan Lorentz kuvveti olarak bilinen bir yük üzerine etkiyen elektrik ve manyetik kuvvetlerin kombinasyonudur. Manyetik kuvvette elektrostatik kuvvetten farklı olarak yükün hareketli olması gerekiyor.
B manyetik alanı Lorentz kuvvet yasasından tanımlanır ve bir hareketli yük üzerine etkiyen manyetik kuvvet şöyle verilir:
Bu ifadeyi içeren etkiler:
- Manyetik kuvvet B manyetik alanı ve q yükünün hızının her ikisine diktir.
- Kuvvetin şiddeti F=qvBsinθ hız ve manyetik alan arasındaki θ burada 180 dereceden küçüktür. Bu sabit bir yük veya hareketli bir yük üzerine etkiyen manyetik kuvvetin manyetik alana paralelse sıfır olduğu anlamını verir.
- Kuvvetin yönü sağ el kuralı ile verilmektedir. Yukarıdaki kuvvet bağıntısı bir vektör çarpımının örneğidir.
Manyetik kuvvet bağıntısı bir akım taşıyan tele uygulandığında, sağ el kuralı tel üzerinde kuvvetin yönünün belirlenmesi için kullanışlı olabilir.
Yukarıdaki kuvvet bağıntısından manyetik alanın biriminin Newton saniye / (Coulomb metre) veya Amper metre başına Newton olduğu sonucu çıkarılabilir.
Hareketli Bir Yük Üzerine Etkiyen Manyetik Kuvvet
Serbest bir hareketli yük üzerine etkiyen manyetik kuvvet yükün hızına ve sağ el kuralı ile bulunan yöndeki manyetik alana diktir. Bu kuvvet hızın ve manyetik alanın vektör çarpımı ile yükün çarpımı sonucu elde edilir.
Bir Akım Üzerinde Manyetik Kuvvet
Bir akım üzerine etkiyen manyetik kuvvetin yönünü sağ el kuralı ile belirleyebiliriz ve ayrıca büyüklüğü de F=ILB bağıntısından bulunabilir:
Elektrik Kuvveti ile Manyetik Kuvvet Arasındaki Farklar
- Elektrik kuvveti her zaman elektrik alanına paralel yönde iken manyetik kuvvet manyetik alana dik etkir.
- Elektrik kuvveti yüklü parçacığın hızından bağımsızdır. Manyetik kuvvet, eğer yüklü parçacık hareketli ise o hâlde ona etki edebilir.
- Elektrik kuvveti yüklü parçacığın konumunu değiştirerek iş yapar, kararlı bir manyetik alandan kaynaklanan manyetik kuvvet ise parçacığın yer değiştirmesinde iş yapmaz.
- Yüklü bir parçacık hareketli durumda ve bu yüke uygulanan bir manyetik alan olsun. Bu manyetik alan sonucu parçacığın hız vektörü yani yönü değişebilir ama hızın büyüklüğü ya da parçacığın kinetik enerjisi manyetik alan tarafından değiştirilemez.
“Elektrik ve Manyetizma” isimli yazı dizimiz devam edecek…
Gökhan Atmaca, MSc. facebook.com/anadoluca | twitter.com/kuarkatmaca
Nanoölçek Aygıtlar ve Taşıyıcı İletimi Grubu
Kuark Bilim Topluluğu
Kaynaklar:
- http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/magfor.html
- http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/movchg.html#c1
- http://physics.info/lorentz/
Elektrik ve Manyetizma yazı dizimizde,
Önceki Yazımız: Manyetizma ve Manyetik Alan
Sonraki Yazımız: Dünya’nın Manyetik Alanı ve Manyetosfer
