Mıknatıs

Bir demir alaşımı olan alnico'dan yapılmış bir "at nalı mıknatısı". At nalı şeklinde yapılan mıknatısın iki manyetik kutbu birbirine yakındır. Bu şekil, kutuplar arasında güçlü bir manyetik alan yaratarak mıknatısın ağır bir demir parçasını almasını sağlar. ⓘ

Bir solenoid elektromıknatısın manyetik alan çizgileri, aşağıda demir talaşları ile gösterildiği gibi bir çubuk mıknatısa benzer ⓘ

Mıknatıs, manyetik alan üreten bir malzeme veya nesnedir. Bu manyetik alan görünmezdir ancak bir mıknatısın en önemli özelliğinden sorumludur: demir, çelik, nikel, kobalt vb. gibi diğer ferromanyetik malzemeleri çeken ve diğer mıknatısları çeken veya iten bir kuvvet. ⓘ

Kalıcı mıknatıs, mıknatıslanan ve kendi kalıcı manyetik alanını yaratan bir malzemeden yapılmış bir nesnedir. Günlük bir örnek, bir buzdolabı kapısındaki notları tutmak için kullanılan bir buzdolabı mıknatısıdır. Mıknatıslanabilen ve aynı zamanda bir mıknatıs tarafından güçlü bir şekilde çekilen malzemeler ferromanyetik (veya ferrimanyetik) olarak adlandırılır. Bunlar arasında demir, nikel ve kobalt elementleri ve bunların alaşımları, nadir toprak metallerinin bazı alaşımları ve lodestone gibi doğal olarak oluşan bazı mineraller yer alır. Ferromanyetik (ve ferrimanyetik) malzemeler, yaygın olarak manyetik olarak kabul edilecek kadar güçlü bir şekilde bir mıknatısa çekilen tek malzemeler olmasına rağmen, diğer tüm maddeler, diğer birkaç manyetizma türünden biri ile manyetik alana zayıf bir şekilde tepki verir. ⓘ

Ferromanyetik malzemeler, tavlanmış demir gibi mıknatıslanabilen ancak mıknatıslanma eğilimi göstermeyen manyetik olarak "yumuşak" malzemeler ve manyetik olarak "sert" malzemeler olarak ikiye ayrılabilir. Kalıcı mıknatıslar, iç mikrokristalin yapılarını hizalamak için üretim sırasında güçlü bir manyetik alanda özel işleme tabi tutulan alniko ve ferrit gibi "sert" ferromanyetik malzemelerden yapılır ve bu da onları manyetikliği gidermek için çok zor hale getirir. Doymuş bir mıknatısın manyetikliğini gidermek için belirli bir manyetik alan uygulanmalıdır ve bu eşik ilgili malzemenin zorlayıcılığına bağlıdır. "Sert" malzemeler yüksek zorlayıcılığa sahipken, "yumuşak" malzemeler düşük zorlayıcılığa sahiptir. Bir mıknatısın genel gücü, manyetik momenti veya alternatif olarak ürettiği toplam manyetik akı ile ölçülür. Bir malzemedeki manyetizmanın yerel gücü, manyetizasyonu ile ölçülür. ⓘ

Bir elektromıknatıs, içinden bir elektrik akımı geçtiğinde mıknatıs gibi davranan ancak akım durduğunda mıknatıs olmayı bırakan bir tel bobinden yapılır. Genellikle bobin, yumuşak çelik gibi "yumuşak" ferromanyetik malzemeden bir çekirdeğin etrafına sarılır ve bu da bobin tarafından üretilen manyetik alanı büyük ölçüde artırır. ⓘ

Mıknatıs ⓘ

Mıknatıslık etkisi, malzemelerde iki karşılıklı uçta toplanır. Bu iki uca mıknatısın kuzey ve güney kutubu ismi verilir. İki mıknatısın eş kutupları birbirini iterken, zıt kutupları birbirini çeker. ⓘ

Mıknatıslar, ferromanyetik yani bağıl manyetiklik geçirgenlikleri 1 den büyük olan maddelere etki etmektedirler. 25 °C de demir, nikel ve kobalt ferromanyetiktir. Demir (Fe), nikel (Ni) ve kobalt (Co) elementleri ile alaşım yapıldığı takdirde çoğu zaman ferromanyetizma özelliklerini korurlar. ⓘ

Keşif ve geliştirme

Eski insanlar manyetizmayı doğal olarak mıknatıslanmış demir cevheri parçaları olan lodestonlardan (veya manyetit) öğrenmişlerdir. Mıknatıs kelimesi Orta İngilizce'de Latince magnetum "lodestone" kelimesinden, nihayetinde Yunanca μαγνῆτις [λίθος] (magnētis [lithos]) "Magnesia'dan [taş]" anlamına gelir, Anadolu'da lodestonların bulunduğu bir yer (bugün modern Türkiye'de Manisa). Dönebilmeleri için asılan lodos taşları ilk manyetik pusulalardı. Mıknatıslar ve özellikleri hakkında günümüze ulaşan bilinen en eski tanımlar, yaklaşık 2500 yıl önce Anadolu, Hindistan ve Çin'den gelmektedir. Lodestonların özellikleri ve demire olan yakınlıkları Yaşlı Pliny tarafından Naturalis Historia adlı ansiklopedisinde yazılmıştır. ⓘ

MS 12. ve 13. yüzyıllarda manyetik pusulalar Çin'de, Avrupa'da, Arap Yarımadası'nda ve başka yerlerde navigasyonda kullanılıyordu. ⓘ

Fizik

Manyetik alan

Bir çubuk mıknatıs tarafından üretilen manyetik alanda yönlenmiş demir talaşları ⓘ

Pusula ve demir talaşı ile manyetik alan tespiti ⓘ

Manyetik akı yoğunluğu (manyetik B alanı veya sadece manyetik alan olarak da adlandırılır, genellikle B olarak gösterilir) bir vektör alanıdır. Uzayda belirli bir noktadaki manyetik B alan vektörü iki özellik tarafından belirlenir:

1. Pusula iğnesinin yönü boyunca olan yönü.
2. Büyüklüğü (güç olarak da adlandırılır), pusula iğnesinin bu yön boyunca ne kadar güçlü bir şekilde yöneldiğiyle orantılıdır. ⓘ

SI birimlerinde, manyetik B alanının gücü teslas cinsinden verilir. ⓘ

Manyetik moment

Bir mıknatısın manyetik momenti (manyetik dipol momenti olarak da adlandırılır ve genellikle μ ile gösterilir) mıknatısın genel manyetik özelliklerini karakterize eden bir vektördür. Bir çubuk mıknatıs için, manyetik momentin yönü mıknatısın güney kutbundan kuzey kutbuna işaret eder ve büyüklüğü bu kutupların ne kadar güçlü ve birbirinden ne kadar uzak olduğu ile ilgilidir. SI birimlerinde manyetik moment A-m² (amper çarpı metre kare) cinsinden belirtilir. ⓘ

Bir mıknatıs hem kendi manyetik alanını üretir hem de manyetik alanlara tepki verir. Ürettiği manyetik alanın gücü, herhangi bir noktada manyetik momentinin büyüklüğü ile orantılıdır. Buna ek olarak, mıknatıs farklı bir kaynak tarafından üretilen harici bir manyetik alana sokulduğunda, manyetik momenti alana paralel olarak yönlendirme eğiliminde olan bir torka maruz kalır. Bu torkun miktarı hem manyetik moment hem de dış alanla orantılıdır. Bir mıknatıs, mıknatısın ve kaynağın konumlarına ve yönlerine göre onu bir yöne veya başka bir yöne iten bir kuvvete de maruz kalabilir. Alan uzayda tekdüze ise, mıknatıs bir torka maruz kalmasına rağmen net bir kuvvete maruz kalmaz. ⓘ

Alanı A olan ve I akımı taşıyan daire şeklindeki bir tel, IA'ya eşit büyüklükte bir manyetik momente sahiptir. ⓘ

Mıknatıslanma

Mıknatıslanmış bir malzemenin mıknatıslanması, birim hacim başına manyetik momentinin yerel değeridir, genellikle M olarak gösterilir ve birimleri A/m'dir. Sadece bir vektörden ziyade (manyetik moment gibi) bir vektör alanıdır, çünkü bir mıknatıs içindeki farklı alanlar farklı yönlerde ve güçlerde mıknatıslanabilir (örneğin, alanlar nedeniyle, aşağıya bakın). İyi bir çubuk mıknatıs 0,1 A-m² büyüklüğünde bir manyetik momente ve 1 cm³ veya 1×10-6 m³ hacme sahip olabilir ve bu nedenle ortalama mıknatıslanma büyüklüğü 100.000 A/m'dir. Demir, metre başına yaklaşık bir milyon amperlik bir mıknatıslanmaya sahip olabilir. Bu kadar büyük bir değer, demir mıknatısların manyetik alan üretmede neden bu kadar etkili olduğunu açıklar. ⓘ

Mıknatısların modellenmesi

Silindirik bir çubuk mıknatısın alanının doğru hesaplanması ⓘ

Mıknatıslar için iki farklı model mevcuttur: manyetik kutuplar ve atomik akımlar. ⓘ

Birçok amaç için bir mıknatısın farklı kuzey ve güney manyetik kutuplara sahip olduğunu düşünmek uygun olsa da, kutup kavramı tam anlamıyla alınmamalıdır: bu sadece bir mıknatısın iki farklı ucuna atıfta bulunmanın bir yoludur. Mıknatısın karşıt taraflarında farklı kuzey veya güney parçacıkları yoktur. Eğer bir çubuk mıknatıs, kuzey ve güney kutuplarını ayırmak amacıyla iki parçaya bölünürse, sonuçta her biri hem kuzey hem de güney kutbuna sahip iki çubuk mıknatıs ortaya çıkacaktır. Bununla birlikte, manyetik kutup yaklaşımının bir versiyonu profesyonel manyetisyenler tarafından kalıcı mıknatıslar tasarlamak için kullanılır. ⓘ

Bu yaklaşımda, bir mıknatısın içindeki ∇-M mıknatıslanmasının sapması, manyetik monopollerin bir dağılımı olarak ele alınır. Bu matematiksel bir kolaylıktır ve mıknatıs içinde gerçekten tek kutuplar olduğu anlamına gelmez. Manyetik kutup dağılımı biliniyorsa, kutup modeli manyetik alan H'yi verir. Mıknatısın dışında, B alanı H ile orantılıdır, içeride ise mıknatıslanma H'ye eklenmelidir. Bu yöntemin iç manyetik yüklere izin veren bir uzantısı ferromanyetizma teorilerinde kullanılır. ⓘ

Bir başka model de Ampère modelidir; burada tüm mıknatıslanma, malzeme boyunca Ampèrian akımları olarak da adlandırılan mikroskobik veya atomik dairesel bağlı akımların etkisinden kaynaklanır. Düzgün bir şekilde mıknatıslanmış silindirik bir çubuk mıknatıs için, mikroskobik bağlı akımların net etkisi, mıknatısın yüzey etrafında akan ve yerel akış yönü silindir eksenine normal olan makroskobik bir elektrik akımı tabakası varmış gibi davranmasını sağlamaktır. Malzemenin içindeki atomlardaki mikroskobik akımlar genellikle komşu atomlardaki akımlar tarafından iptal edilir, bu nedenle sadece yüzey net bir katkı sağlar; bir mıknatısın dış katmanını tıraşlamak manyetik alanını yok etmeyecek, ancak malzeme boyunca dairesel akımlardan iptal edilmemiş akımlardan oluşan yeni bir yüzey bırakacaktır. Sağ el kuralı pozitif yüklü akımın hangi yönde aktığını söyler. Ancak, negatif yüklü elektrikten kaynaklanan akım pratikte çok daha yaygındır. ⓘ

Polarite

Bir mıknatısın kuzey kutbu, mıknatıs serbestçe asıldığında, Kuzey Kutbu'nda Dünya'nın Kuzey Manyetik Kutbu'nu gösteren kutup olarak tanımlanır (manyetik ve coğrafi kutuplar çakışmaz, bkz. manyetik sapma). Zıt kutuplar (kuzey ve güney) birbirini çektiğinden, Kuzey Manyetik Kutbu aslında Dünya'nın manyetik alanının güney kutbudur. Pratik bir konu olarak, bir mıknatısın hangi kutbunun kuzey, hangisinin güney olduğunu söylemek için Dünya'nın manyetik alanını kullanmaya hiç gerek yoktur. Örneğin, bir yöntem, kutupları sağ el kuralıyla tanımlanabilen bir elektromıknatısla karşılaştırmak olabilir. Bir mıknatısın manyetik alan çizgilerinin geleneksel olarak mıknatısın kuzey kutbundan çıktığı ve güney kutbundan tekrar girdiği kabul edilir. ⓘ

Manyetik malzemeler

Mıknatıs terimi tipik olarak, uygulanan bir manyetik alanın yokluğunda bile kendi kalıcı manyetik alanını üreten nesneler için ayrılmıştır. Bunu yalnızca belirli malzeme sınıfları yapabilir. Ancak çoğu malzeme, uygulanan bir manyetik alana yanıt olarak bir manyetik alan üretir - bu, manyetizma olarak bilinen bir olgudur. Çeşitli manyetizma türleri vardır ve tüm malzemeler bunlardan en az birini sergiler. ⓘ

Bir malzemenin genel manyetik davranışı, malzemenin yapısına, özellikle de elektron konfigürasyonuna bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir. Aşağıdakiler de dahil olmak üzere farklı malzemelerde çeşitli manyetik davranış biçimleri gözlemlenmiştir:

• Ferromanyetik ve ferrimanyetik malzemeler normalde manyetik olarak düşünülen malzemelerdir; bir mıknatıs tarafından, çekimin hissedilebileceği kadar güçlü bir şekilde çekilirler. Bu malzemeler mıknatıslanmayı koruyabilen ve mıknatıs haline gelebilen tek malzemelerdir; yaygın bir örnek geleneksel buzdolabı mıknatısıdır. Ferritleri ve en eski manyetik malzemeler olan manyetit ve lod taşı içeren ferrimanyetik malzemeler, ferromanyetiklere benzer ancak onlardan daha zayıftır. Ferro- ve ferrimanyetik malzemeler arasındaki fark, Manyetizma'da açıklandığı gibi mikroskobik yapılarıyla ilgilidir.
• Platin, alüminyum ve oksijen gibi paramanyetik maddeler bir mıknatısın her iki kutbuna da zayıf bir şekilde çekilir. Bu çekim ferromanyetik maddelerden yüz binlerce kat daha zayıftır, bu nedenle ancak hassas aletler veya son derece güçlü mıknatıslar kullanılarak tespit edilebilir. Manyetik ferrofluidler, sıvı içinde asılı duran küçük ferromanyetik parçacıklardan oluşmalarına rağmen, mıknatıslanamadıkları için bazen paramanyetik olarak kabul edilirler.
• Diamanyetik, her iki kutup tarafından da itilen anlamına gelir. Paramanyetik ve ferromanyetik maddelerle karşılaştırıldığında, karbon, bakır, su ve plastik gibi diyamanyetik maddeler bir mıknatıs tarafından daha da zayıf bir şekilde itilir. Diamanyetik maddelerin geçirgenliği vakumun geçirgenliğinden daha azdır. Diğer manyetizma türlerinden birine sahip olmayan tüm maddeler diyamanyetiktir; bu çoğu maddeyi içerir. Sıradan bir mıknatısın diyamanyetik bir nesne üzerindeki kuvveti hissedilemeyecek kadar zayıf olmasına rağmen, son derece güçlü süper iletken mıknatıslar kullanılarak kurşun parçaları ve hatta fareler gibi diyamanyetik nesneler havaya kaldırılabilir, böylece havada süzülebilirler. Süper iletkenler manyetik alanları içlerinden iterler ve güçlü bir şekilde diyamanyetiktirler. ⓘ

Spin camı, süperparamanyetizma, süperdiamanyetizma ve metamanyetizma gibi çeşitli başka manyetizma türleri de vardır. ⓘ

Yaygın kullanım alanları

Sabit disk sürücüleri verileri ince bir manyetik kaplama üzerine kaydeder ⓘ

Ağır mineraller için manyetik el ayırıcı ⓘ

• Manyetik kayıt ortamı: VHS kasetler bir makara manyetik bant içerir. Video ve sesi oluşturan bilgiler bant üzerindeki manyetik kaplama üzerine kodlanır. Yaygın ses kasetleri de manyetik banda dayanır. Benzer şekilde, bilgisayarlarda disketler ve sabit diskler verileri ince bir manyetik kaplama üzerine kaydeder.
• Kredi, banka ve otomatik vezne makinesi kartları: Tüm bu kartların bir yüzünde manyetik bir şerit vardır. Bu şerit, bireyin finans kurumuyla iletişim kurmak ve hesap(lar)ına bağlanmak için gerekli bilgileri kodlar.
• Eski tip televizyonlar (düz ekran olmayan) ve eski büyük bilgisayar monitörleri: Katot ışın tüpü içeren TV ve bilgisayar ekranları, elektronları ekrana yönlendirmek için bir elektromıknatıs kullanır.
• Hoparlörler ve mikrofonlar: Çoğu hoparlör, elektrik enerjisini (sinyal) mekanik enerjiye (sesi oluşturan hareket) dönüştürmek için kalıcı bir mıknatıs ve akım taşıyan bir bobin kullanır. Bobin, hoparlör konisine bağlı bir bobinin etrafına sarılır ve sinyali, sabit mıknatısın alanıyla etkileşime giren değişen akım olarak taşır. Ses bobini manyetik bir kuvvet hisseder ve yanıt olarak koniyi hareket ettirir ve komşu havayı basınçlandırır, böylece ses üretir. Dinamik mikrofonlar aynı konsepti kullanır, ancak tersine. Mikrofon, bir tel bobine bağlı bir diyaframa veya zara sahiptir. Bobin özel olarak şekillendirilmiş bir mıknatısın içinde durur. Ses zarı titreştirdiğinde bobin de titreşir. Bobin manyetik alan boyunca hareket ettikçe, bobin boyunca bir voltaj indüklenir. Bu voltaj telde orijinal sesin karakteristiği olan bir akım oluşturur.
• Elektro gitarlar, gitar tellerinin titreşimini daha sonra yükseltilebilecek elektrik akımına dönüştürmek için manyetik manyetikler kullanır. Bu, hoparlör ve dinamik mikrofonun arkasındaki prensipten farklıdır çünkü titreşimler doğrudan mıknatıs tarafından algılanır ve bir diyafram kullanılmaz. Hammond orgu, teller yerine dönen ton tekerlekleriyle benzer bir prensip kullanmıştır.
• Elektrik motorları ve jeneratörler: Bazı elektrik motorları elektromıknatıs ve sabit mıknatıs kombinasyonuna dayanır ve tıpkı hoparlörlerde olduğu gibi elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür. Bir jeneratör ise bunun tam tersidir: bir iletkeni manyetik bir alan boyunca hareket ettirerek mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürür.
• Tıp: Hastaneler, invaziv cerrahi olmadan hastanın organlarındaki sorunları tespit etmek için manyetik rezonans görüntülemeyi kullanır.
• Kimya: Kimyagerler sentezlenen bileşikleri karakterize etmek için nükleer manyetik rezonansı kullanırlar.
• Aynalar metal işleme alanında nesneleri tutmak için kullanılır. Mıknatıslar ayrıca manyetik taban, manyetik kelepçe ve buzdolabı mıknatısı gibi diğer sabitleme cihazlarında da kullanılır.
• Pusulalar: Pusula (veya denizci pusulası), çoğunlukla Dünya'nın manyetik alanı olmak üzere bir manyetik alanla hizalanmak üzere serbest bırakılmış mıknatıslı bir işaretçidir.
• Sanat: Vinil mıknatıs levhalar resimlere, fotoğraflara ve diğer süs eşyalarına tutturulabilir ve böylece buzdolaplarına ve diğer metal yüzeylere takılabilir. Nesneler ve boya, kolaj sanat eserleri oluşturmak için doğrudan mıknatıs yüzeyine uygulanabilir. Metal manyetik panolar, şeritler, kapılar, mikrodalga fırınlar, bulaşık makineleri, arabalar, metal kirişler ve herhangi bir metal yüzey manyetik vinil sanatında kullanılabilir.
• Bilim projeleri: Akım taşıyan tellerin itmesi, sıcaklığın etkisi ve mıknatıs içeren motorlar da dahil olmak üzere birçok konu sorusu mıknatıslara dayanmaktadır. ⓘ

Mıknatısların oyuncaklarda birçok kullanımı vardır. M-tic, yapım için metal kürelere bağlı manyetik çubuklar kullanır. ⓘ

• Oyuncaklar: Yakın mesafeden yerçekimi kuvvetine karşı koyma yetenekleri göz önüne alındığında, mıknatıslar genellikle Magnet Space Wheel ve Levitron gibi çocuk oyuncaklarında eğlenceli bir etki yaratmak için kullanılır.
• Buzdolabı mıknatısları mutfakları süslemek, hediyelik eşya olarak ya da sadece bir notu veya fotoğrafı buzdolabı kapısına tutturmak için kullanılır.
• Mıknatıslar takı yapımında kullanılabilir. Kolyeler ve bilezikler manyetik bir tokaya sahip olabilir veya tamamen birbirine bağlı bir dizi mıknatıs ve demirli boncuktan yapılabilir.
• Mıknatıslar çok küçük, ulaşılması çok zor ya da parmakların tutamayacağı kadar ince olan manyetik nesneleri (demir çiviler, zımbalar, raptiyeler, ataçlar) alabilir. Bazı tornavidalar bu amaçla mıknatıslanmıştır.
• Mıknatıslar hurda ve kurtarma işlemlerinde manyetik metalleri (demir, kobalt ve nikel) manyetik olmayan metallerden (alüminyum, demir dışı alaşımlar, vb.) ayırmak için kullanılabilir. Aynı fikir, fiberglas veya plastik macun kullanılarak onarılan alanları tespit etmek için bir araba şasisinin bir mıknatısla incelendiği "mıknatıs testi" olarak adlandırılan yöntemde de kullanılabilir.
• Mıknatıslar proses endüstrilerinde, özellikle gıda üretiminde, prosese giren malzemelerden (hammaddeler) metal yabancı cisimleri çıkarmak veya prosesin sonunda ve ambalajlamadan önce olası bir kontaminasyonu tespit etmek için bulunur. Proses ekipmanı ve nihai tüketici için önemli bir koruma katmanı oluştururlar.
• Manyetik kaldırma taşımacılığı veya maglev, elektromanyetik kuvvet yoluyla araçları (özellikle trenleri) askıya alan, yönlendiren ve iten bir ulaşım şeklidir. Yuvarlanma direncinin ortadan kaldırılması verimliliği artırır. Bir maglev treninin kaydedilen maksimum hızı saatte 581 kilometredir (361 mph).
• Mıknatıslar bazı kablo bağlantıları için arıza emniyet cihazı olarak kullanılabilir. Örneğin, bazı dizüstü bilgisayarların güç kabloları, takılıp düşüldüğünde bağlantı noktasının kazara hasar görmesini önlemek için manyetiktir. Apple MacBook'un MagSafe güç bağlantısı buna bir örnektir. ⓘ

Demir, kobalt, nikel oda ısısında ferromanyetik özelliğe sahiptir. Sabit mıknatıslar, mıknatıs taşı gibi doğada mıknatıslanmış halde bulunan maddeler olabileceği gibi, Alnico, NdFeB, Sm-Co,Sm-Fe mıknatıslar gibi yapay olarak hazırlanmış alaşımlar da olabilir. ⓘ

Yapay mıknatıslar genelde elektrik motoru, hoparlörler gibi elektrik enerjisini hareket enerjisine veya hareket enerjisini elektrik enerjisine çeviren aletlerde kullanılır. ⓘ

Tıbbi sorunlar ve güvenlik

İnsan dokuları statik manyetik alanlara karşı çok düşük bir duyarlılık seviyesine sahip olduğundan, statik alanlara maruz kalma ile ilişkili bir sağlık etkisini gösteren çok az ana akım bilimsel kanıt vardır. Bununla birlikte, dinamik manyetik alanlar farklı bir konu olabilir; demografik korelasyonlar nedeniyle elektromanyetik radyasyon ve kanser oranları arasında korelasyonlar varsayılmıştır (bkz. Elektromanyetik radyasyon ve sağlık). ⓘ

İnsan dokusunda ferromanyetik bir yabancı cisim mevcutsa, bununla etkileşime giren harici bir manyetik alan ciddi bir güvenlik riski oluşturabilir. ⓘ

Kalp pillerini içeren farklı bir dolaylı manyetik sağlık riski türü mevcuttur. Eğer hastanın göğsüne bir kalp pili yerleştirilmişse (genellikle kalbin elektriksel olarak uyarılan sabit atımlarını izlemek ve düzenlemek amacıyla), manyetik alanlardan uzak tutulmasına özen gösterilmelidir. Bu nedenle cihazın takılı olduğu bir hasta manyetik rezonans görüntüleme cihazı kullanılarak test edilemez. ⓘ

Çocuklar bazen oyuncaklardaki küçük mıknatısları yutarlar ve iki veya daha fazla mıknatıs yutulursa bu tehlikeli olabilir, çünkü mıknatıslar iç dokuları sıkıştırabilir veya delebilir. ⓘ

Manyetik görüntüleme cihazları (örneğin MRI'lar) muazzam manyetik alanlar üretir ve bu nedenle bunları tutmak için tasarlanan odalar demir içeren metalleri hariç tutar. Demir içeren metallerden yapılmış nesnelerin (oksijen kutuları gibi) böyle bir odaya getirilmesi, bu nesneler yoğun manyetik alanlar tarafından güçlü bir şekilde fırlatılabileceğinden ciddi bir güvenlik riski oluşturur. ⓘ

Mıknatıslayıcı ferromıknatıslar

Ferromanyetik malzemeler aşağıdaki yollarla manyetize edilebilir:

• Nesneyi Curie sıcaklığından daha yükseğe ısıtmak, manyetik bir alanda soğumasına izin vermek ve soğurken çekiçlemek. Bu en etkili yöntemdir ve kalıcı mıknatıslar oluşturmak için kullanılan endüstriyel işlemlere benzer.
• Öğeyi harici bir manyetik alana yerleştirmek, öğenin çıkarıldığında manyetizmanın bir kısmını korumasına neden olacaktır. Titreşimin etkiyi artırdığı gösterilmiştir. Titreşime maruz kalan Dünya'nın manyetik alanı ile hizalanmış demirli malzemelerin (örneğin, bir konveyörün çerçevesi) önemli miktarda artık manyetizma kazandığı gösterilmiştir. Benzer şekilde, parmaklarla tutulan çelik bir çiviye çekiçle N-S yönünde vurmak çiviyi geçici olarak manyetize edecektir.
• Okşama: Mevcut bir mıknatıs, öğenin bir ucundan diğerine aynı yönde tekrar tekrar hareket ettirilir (tek dokunma yöntemi) veya iki mıknatıs bir üçüncünün merkezinden dışarı doğru hareket ettirilir (çift dokunma yöntemi).
• Elektrik Akımı: Bir bobinden elektrik akımı geçirilerek üretilen manyetik alan, alanların sıralanmasını sağlayabilir. Tüm alanlar sıralandıktan sonra akımın artırılması mıknatıslanmayı artırmayacaktır. ⓘ

Ferromıknatısları mıknatıssızlaştırma

Mıknatıslanmış ferromanyetik malzemeler aşağıdaki yollarla manyetikliği giderilebilir (veya degaussed):

• Bir mıknatısın Curie sıcaklığını geçecek şekilde ısıtılması; moleküler hareket manyetik alanların hizalanmasını yok eder. Bu her zaman tüm mıknatıslanmayı ortadan kaldırır.
• Mıknatısın, malzemenin zorlayıcılığının üzerinde bir yoğunluğa sahip alternatif bir manyetik alana yerleştirilmesi ve ardından mıknatısın yavaşça dışarı çekilmesi veya manyetik alanın yavaşça sıfıra indirilmesi. Bu, ticari manyetik gidericilerde aletlerin manyetikliğini gidermek, kredi kartlarını, sabit diskleri silmek ve CRT'lerin manyetikliğini gidermek için kullanılan bobinlerin manyetikliğini gidermek için kullanılan prensiptir.
• Mıknatısın herhangi bir kısmı manyetik malzemenin zorlayıcılığının üzerinde bir ters alana maruz kalırsa bir miktar manyetik giderme veya ters mıknatıslanma meydana gelecektir.
• Mıknatıs, mıknatısı manyetik malzemenin B-H eğrisinin (mıknatıslanma eğrisi) ikinci çeyreğindeki doğrusal kısımdan uzaklaştırmaya yetecek döngüsel alanlara maruz bırakılırsa mıknatıslanma aşamalı olarak gerçekleşir.
• Çekiçleme veya sarsma: mekanik bozulma, manyetik alanları rastgele hale getirme ve bir nesnenin mıknatıslanmasını azaltma eğilimindedir, ancak kabul edilemez hasara neden olabilir. ⓘ

Kalıcı mıknatıs türleri

Bir yığın ferrit mıknatıs ⓘ

Manyetik metalik elementler

Birçok malzeme eşleşmemiş elektron spinlerine sahiptir ve bu malzemelerin çoğunluğu paramanyetiktir. Spinler birbirleriyle spinler kendiliğinden hizalanacak şekilde etkileşime girdiğinde, malzemeler ferromanyetik olarak adlandırılır (genellikle gevşek bir şekilde manyetik olarak adlandırılır). Düzenli kristal atom yapılarının spinlerinin etkileşime girmesine neden olması nedeniyle, bazı metaller doğal hallerinde, cevher olarak bulunduklarında ferromanyetiktir. Bunlar arasında demir cevheri (manyetit veya lod taş), kobalt ve nikelin yanı sıra nadir toprak metalleri gadolinyum ve disprosyum (çok düşük sıcaklıkta) yer alır. Bu tür doğal olarak oluşan ferromıknatıslar manyetizma ile ilgili ilk deneylerde kullanılmıştır. Teknoloji o zamandan beri manyetik malzemelerin kullanılabilirliğini, hepsi doğal olarak manyetik elementlere dayanan çeşitli insan yapımı ürünleri içerecek şekilde genişletmiştir. ⓘ

Kompozitler

Seramik veya ferrit mıknatıslar, toz demir oksit ve baryum/stronsiyum karbonat seramiğinin sinterlenmiş bir bileşiminden yapılır. Malzemelerin ve üretim yöntemlerinin düşük maliyeti göz önüne alındığında, çeşitli şekillerdeki ucuz mıknatıslar (veya taşınabilir AM radyo antenleri gibi elektronik bileşenlerde kullanılmak üzere mıknatıslanmamış ferromanyetik çekirdekler) kolayca seri olarak üretilebilir. Elde edilen mıknatıslar korozyona uğramaz ancak kırılgandır ve diğer seramikler gibi işlem görmelidir. ⓘ

Alniko mıknatıslar, alüminyum, nikel ve kobalt ile demir ve mıknatısın özelliklerini geliştirmek için eklenen az miktarda diğer elementlerin bir kombinasyonunun dökülmesi veya sinterlenmesi ile yapılır. Sinterleme üstün mekanik özellikler sunarken, döküm daha yüksek manyetik alanlar sağlar ve karmaşık şekillerin tasarlanmasına izin verir. Alniko mıknatıslar korozyona karşı dirençlidir ve ferritten daha bağışlayıcı fiziksel özelliklere sahiptir, ancak bir metal kadar arzu edilir değildir. Bu ailedeki alaşımlar için ticari isimler şunlardır: Alni, Alcomax, Hycomax, Columax ve Ticonal. ⓘ

Enjeksiyon kalıplı mıknatıslar, çeşitli reçine türleri ve manyetik tozların bir bileşimidir ve karmaşık şekillerdeki parçaların enjeksiyon kalıplama ile üretilmesine izin verir. Ürünün fiziksel ve manyetik özellikleri hammaddelere bağlıdır, ancak genellikle manyetik güç bakımından daha düşüktür ve fiziksel özellikleri bakımından plastiklere benzer. ⓘ

Esnek mıknatıslar, plastik bir bağlayıcı ile karıştırılmış yüksek koersiviteli ferromanyetik bir bileşikten (genellikle ferrik oksit) oluşur. Bu bir tabaka olarak ekstrüde edilir ve bir dizi güçlü silindirik kalıcı mıknatısın üzerinden geçirilir. Bu mıknatıslar, dönen bir şaft üzerinde manyetik kutupları yukarı bakacak şekilde (N, S, N, S...) bir yığın halinde düzenlenmiştir. Bu, plastik tabakayı manyetik kutuplarla alternatif bir çizgi biçiminde etkiler. Mıknatısları oluşturmak için elektromanyetizma kullanılmaz. Kutup-kutup arası mesafe 5 mm mertebesindedir, ancak üreticiye göre değişir. Bu mıknatısların manyetik gücü daha düşüktür ancak kullanılan bağlayıcıya bağlı olarak çok esnek olabilirler. ⓘ

Nadir toprak mıknatısları

Oval şekilli mıknatıslar (muhtemelen Hematin), biri diğerine asılı ⓘ

Nadir toprak (lanthanoid) elementleri kısmen dolu bir f elektron kabuğuna sahiptir (14 elektrona kadar barındırabilir). Bu elektronların spini hizalanabilir, bu da çok güçlü manyetik alanlara neden olur ve bu nedenle bu elementler, yüksek fiyatlarının bir endişe kaynağı olmadığı kompakt yüksek mukavemetli mıknatıslarda kullanılır. Nadir toprak mıknatıslarının en yaygın türleri samaryum-kobalt ve neodim-demir-bor (NIB) mıknatıslardır. ⓘ

Tek moleküllü mıknatıslar (SMM'ler) ve tek zincirli mıknatıslar (SCM'ler)

1990'larda, paramanyetik metal iyonları içeren bazı moleküllerin çok düşük sıcaklıklarda manyetik moment depolayabildiği keşfedildi. Bunlar, manyetik alan düzeyinde bilgi depolayan geleneksel mıknatıslardan çok farklıdır ve teorik olarak geleneksel mıknatıslardan çok daha yoğun bir depolama ortamı sağlayabilir. Bu doğrultuda, SMM'lerin tek katmanları üzerine araştırmalar halen devam etmektedir. Çok kısaca, bir SMM'nin iki ana özelliği şunlardır:

1. Paramanyetik metal merkezler arasındaki ferromanyetik veya ferrimanyetik bağlantı tarafından sağlanan büyük bir temel durum spin değeri (S)
2. sıfır alan bölünmesinin (D) anizotropisinin negatif bir değeri ⓘ

SMM'lerin çoğu manganez içerir ancak vanadyum, demir, nikel ve kobalt kümeleri de bulunabilir. Daha yakın zamanlarda, bazı zincir sistemlerinin yüksek sıcaklıklarda uzun süre devam eden bir mıknatıslanma sergileyebildiği bulunmuştur. Bu sistemler tek zincirli mıknatıslar olarak adlandırılmıştır. ⓘ

Nano yapılı mıknatıslar

Bazı nano yapılı malzemeler, Bose-Einstein yoğunlaşması tarzında ortak bir zemin durumunda birleşen magnon adı verilen enerji dalgaları sergiler. ⓘ

Nadir toprak içermeyen kalıcı mıknatıslar

Amerika Birleşik Devletleri Enerji Bakanlığı, sabit mıknatıs teknolojisinde nadir toprak metallerinin yerine kullanılacak alternatiflerin bulunması gerektiğini tespit etmiş ve bu tür araştırmalara fon sağlamaya başlamıştır. İleri Araştırma Projeleri Ajansı-Enerji (ARPA-E), alternatif malzemeler geliştirmek için Kritik Teknolojilerde Nadir Toprak Alternatifleri (REACT) programına sponsor olmuştur. ARPA-E 2011 yılında Nadir Toprak İkamesi projelerini finanse etmek için 31.6 milyon dolar vermiştir. ⓘ

Maliyetler

Alan güçleri açısından mevcut en ucuz kalıcı mıknatıslar esnek ve seramik mıknatıslardır, ancak bunlar aynı zamanda en zayıf türler arasındadır. Ferrit mıknatıslar, demir oksit ve Ba- veya Sr-karbonat gibi ucuz hammaddelerden yapıldıkları için çoğunlukla düşük maliyetli mıknatıslardır. Bununla birlikte, yeni bir düşük maliyetli mıknatıs olan Mn-Al alaşımı geliştirilmiştir ve şu anda düşük maliyetli mıknatıslar alanına hakimdir. Ferrit mıknatıslardan daha yüksek bir doygunluk mıknatıslanmasına sahiptir. Ayrıca, termal olarak kararsız olabilmesine rağmen daha uygun sıcaklık katsayılarına sahiptir. Neodimyum-demir-bor (NIB) mıknatıslar en güçlüleri arasındadır. Bunlar diğer manyetik malzemelerin çoğundan kilogram başına daha pahalıdır, ancak yoğun alanları nedeniyle birçok uygulamada daha küçük ve daha ucuzdur. ⓘ

Sıcaklık

Sıcaklık hassasiyeti değişkenlik gösterir, ancak bir mıknatıs Curie noktası olarak bilinen bir sıcaklığa ısıtıldığında, bu sıcaklığın altına soğutulduktan sonra bile tüm manyetizmasını kaybeder. Ancak mıknatıslar genellikle yeniden manyetize edilebilir. ⓘ

Ayrıca, bazı mıknatıslar kırılgandır ve yüksek sıcaklıklarda kırılabilir. ⓘ

Kullanılabilir maksimum sıcaklık alniko mıknatıslar için 540 °C (1.000 °F) üzerinde, ferrit ve SmCo için yaklaşık 300 °C (570 °F), NIB için yaklaşık 140 °C (280 °F) ve esnek seramikler için daha düşüktür, ancak kesin rakamlar malzemenin derecesine bağlıdır. ⓘ

Elektromıknatıslar

Bir elektromıknatıs, en basit haliyle, solenoid olarak bilinen bir veya daha fazla ilmek halinde sarılmış bir teldir. Telden elektrik akımı geçtiğinde bir manyetik alan oluşur. Bu alan bobinin yakınında (ve özellikle içinde) yoğunlaşır ve alan çizgileri bir mıknatısınkine çok benzer. Bu etkin mıknatısın yönü sağ el kuralı ile belirlenir. Elektromıknatısın manyetik momenti ve manyetik alanı telin ilmek sayısı, her bir ilmeğin kesiti ve telden geçen akımla orantılıdır. ⓘ

Tel bobini özel manyetik özellikleri olmayan bir malzemenin (örneğin karton) etrafına sarılırsa, çok zayıf bir alan üretme eğiliminde olacaktır. Bununla birlikte, demir çivi gibi yumuşak ferromanyetik bir malzemenin etrafına sarılırsa, üretilen net alan, alan gücünün birkaç yüz ila bin kat artmasına neden olabilir. ⓘ

Elektromıknatısların kullanım alanları arasında parçacık hızlandırıcılar, elektrik motorları, hurdalık vinçleri ve manyetik rezonans görüntüleme makineleri yer alır. Bazı uygulamalar basit bir manyetik dipolden daha fazla konfigürasyon içerir; örneğin, parçacık ışınlarını odaklamak için kuadrupol ve sextupol mıknatıslar kullanılır. ⓘ

Birimler ve hesaplamalar

Çoğu mühendislik uygulaması için MKS (rasyonelleştirilmiş) veya SI (Système International) birimleri yaygın olarak kullanılır. Diğer iki birim seti, Gaussian ve CGS-EMU, manyetik özellikler için aynıdır ve fizikte yaygın olarak kullanılır. ⓘ

Tüm birimlerde, B ve H olmak üzere iki tür manyetik alanın yanı sıra birim hacim başına manyetik moment olarak tanımlanan M manyetizasyonunu kullanmak uygundur. ⓘ

1. Manyetik indüksiyon alanı B, SI teslas (T) birimlerinde verilir. B, zaman değişiminin Faraday Yasası ile dolaşımdaki elektrik alanlarını (enerji şirketlerinin sattığı) ürettiği manyetik alandır. B ayrıca hareketli yüklü parçacıklar üzerinde (TV tüplerinde olduğu gibi) bir saptırma kuvveti üretir. Tesla, birim alan (metre kare) başına düşen manyetik akıya (weber cinsinden) eşdeğerdir, dolayısıyla B'ye akı yoğunluğu birimi verir. CGS'de B'nin birimi gauss'tur (G). Bir tesla 10⁴ G'ye eşittir.
2. Manyetik alan H, SI birimlerinde metre başına amper dönüşü (A-tur/m) olarak verilir. Dönüşler görünür çünkü H akım taşıyan bir tel tarafından üretildiğinde, değeri o telin dönüş sayısıyla orantılıdır. CGS'de H'nin birimi oersted (Oe)'dir. Bir A-tur/m 4π×10-3 Oe'ye eşittir.
3. Mıknatıslanma M, SI biriminde metre başına amper (A/m) olarak verilir. CGS'de M'nin birimi oersted'dir (Oe). Bir A/m 10-3 emu/cm³'e eşittir. İyi bir sabit mıknatıs, metre başına bir milyon amper kadar büyük bir mıknatıslanmaya sahip olabilir.
4. SI birimlerinde, B = μ₀(H + M) ilişkisi geçerlidir, burada μ₀ uzayın geçirgenliğidir ve 4π×10-7 T-m/A'ya eşittir. CGS'de B = H + 4πM olarak yazılır. (Kutup yaklaşımı SI birimlerinde μ₀H değerini verir. SI'da bir μ₀M terimi, mıknatıs olan B içindeki doğru alanı vermek için bu μ₀H'yi tamamlamalıdır. Ampèrian akımları kullanılarak hesaplanan B alanı ile uyumlu olacaktır). ⓘ

Kalıcı mıknatıs olmayan malzemeler genellikle SI'da M = χH bağıntısını karşılar, burada χ (boyutsuz) manyetik duyarlılıktır. Manyetik olmayan malzemelerin çoğu nispeten küçük bir χ'ye (milyonda bir mertebesinde) sahiptir, ancak yumuşak mıknatıslar yüzlerce veya binlerce mertebesinde χ'ye sahip olabilir. M = χH değerini sağlayan malzemeler için B = μ₀(1 + χ)H = μ₀μrH = μH olarak da yazabiliriz; burada μr = 1 + χ (boyutsuz) bağıl geçirgenlik ve μ =μ₀μr manyetik geçirgenliktir. Hem sert hem de yumuşak mıknatıslar, histerezis döngüleri olarak adlandırılan ve B'ye karşı H veya M'ye karşı H veren daha karmaşık, geçmişe bağlı bir davranışa sahiptir.CGS'de M = χH, ancak χ_SI = 4πχ_CGS ve μ = μr. ⓘ

Dikkat: Kısmen yeterli sayıda Roma ve Yunan sembolü bulunmadığından, manyetik kutup gücü ve manyetik moment için üzerinde uzlaşılmış bir sembol yoktur. M sembolü hem kutup kuvveti (birim A-m, burada dik m metre içindir) hem de manyetik moment (birim A-m²) için kullanılmıştır. μ sembolü bazı metinlerde manyetik geçirgenlik için, diğerlerinde ise manyetik moment için kullanılmıştır. Manyetik geçirgenlik için μ ve manyetik moment için m sembollerini kullanacağız. Kutup kuvveti için qm kullanacağız. Ekseni boyunca M mıknatıslanmasına sahip A kesitli bir çubuk mıknatıs için kutup kuvveti qm = MA ile verilir, böylece M birim alan başına kutup kuvveti olarak düşünülebilir. ⓘ

Bir mıknatısın alanları

Çeşitli en-boy oranlarına sahip silindirik mıknatısların alan çizgileri ⓘ

Bir mıknatıstan uzakta, bu mıknatıs tarafından yaratılan manyetik alan neredeyse her zaman (iyi bir yaklaşımla) toplam manyetik momenti ile karakterize edilen bir dipol alanı ile tanımlanır. Manyetik moment sıfır olmadığı sürece, mıknatısın şekli ne olursa olsun bu doğrudur. Dipol alanının bir özelliği, alanın gücünün mıknatısın merkezinden uzaklığın küpü ile ters orantılı olarak azalmasıdır. ⓘ

Mıknatısa yaklaştıkça, manyetik alan daha karmaşık hale gelir ve mıknatısın ayrıntılı şekline ve mıknatıslanmasına daha fazla bağımlı olur. Biçimsel olarak, alan çok kutuplu bir genişleme olarak ifade edilebilir: Bir dipol alanı, artı bir kuadrupol alanı, artı bir oktupol alanı, vb. ⓘ

Yakın mesafede, birçok farklı alan mümkündür. Örneğin, kuzey kutbu bir uçta ve güney kutbu diğer uçta olan uzun, ince bir çubuk mıknatıs için, her iki ucun yakınındaki manyetik alan, o kutuptan uzaklığın karesi ile ters orantılı olarak düşer. ⓘ

Manyetik kuvvetin hesaplanması

Tek bir mıknatısın çekme kuvveti

Belirli bir mıknatısın gücü bazen çekme kuvveti - ferromanyetik nesneleri çekme yeteneği - açısından verilir. Bir elektromıknatıs veya hava boşluğu olmayan sabit bir mıknatıs tarafından uygulanan çekme kuvveti (yani, ferromanyetik nesne mıknatısın kutbu ile doğrudan temas halindedir) Maxwell denklemi ile verilir:

$F={{B^{2}A} \over {2\mu _{0}}}$, ⓘ

burada

F kuvvettir (SI birimi: newton)

A, direğin alanının metrekare cinsinden kesitidir

B, mıknatıs tarafından uygulanan manyetik indüksiyondur ⓘ

Bu sonuç, mıknatısın kutbunun ferromanyetik nesnede aynı şeyi indükleyen manyetik monopollerle yüklü olduğunu varsayan Gilbert modeli kullanılarak kolayca türetilebilir. ⓘ

Bir mıknatıs dikey olarak hareket ediyorsa, basit denklemle verilen kilogram cinsinden bir m kütlesini kaldırabilir:

$m={{B^{2}A} \over {2\mu _{0}g}},$ ⓘ

Burada g yerçekimi ivmesidir. ⓘ

İki manyetik kutup arasındaki kuvvet

Klasik olarak, iki manyetik kutup arasındaki kuvvet şu şekilde verilir:

$F={{\mu q_{m1}q_{m2}} \over {4\pi r^{2}}}$ ⓘ

burada

F kuvvettir (SI birimi: newton)

q_m1 ve q_m2 manyetik kutupların büyüklükleridir (SI birimi: amper-metre)

μ araya giren ortamın geçirgenliğidir (SI birimi: amper başına tesla metre, metre başına henry veya amper kare başına newton)

r ayrılıktır (SI birimi: metre). ⓘ

Kutup tanımı gerçek dünya mıknatıslarını tasarlayan mühendisler için yararlıdır, ancak gerçek mıknatıslar tek bir kuzey ve güneyden daha karmaşık bir kutup dağılımına sahiptir. Bu nedenle, kutup fikrinin uygulanması basit değildir. Bazı durumlarda, aşağıda verilen daha karmaşık formüllerden biri daha kullanışlı olacaktır. ⓘ

A alanının iki yakın mıknatıslanmış yüzeyi arasındaki kuvvet

Yakındaki iki mıknatıslanmış yüzey arasındaki mekanik kuvvet aşağıdaki denklemle hesaplanabilir. Bu denklem sadece saçaklanma etkisinin ihmal edilebilir olduğu ve hava boşluğunun hacminin mıknatıslanmış malzemenin hacminden çok daha küçük olduğu durumlar için geçerlidir:

$F={\frac {\mu _{0}H^{2}A}{2}}={\frac {B^{2}A}{2\mu _{0}}}$

burada:

A her bir yüzeyin m² cinsinden alanıdır

H, A/m cinsinden mıknatıslama alanıdır

μ₀, 4π×10-7 T-m/A değerine eşit olan uzay geçirgenliğidir.

B, T cinsinden akı yoğunluğudur. ⓘ

İki çubuk mıknatıs arasındaki kuvvet

Büyük bir mesafede uç uca yerleştirilmiş iki özdeş silindirik çubuk mıknatıs arasındaki kuvvet $z\gg R$ yaklaşık olarak:,

$F\simeq \left[{\frac {B_{0}^{2}A^{2}\left(L^{2}+R^{2}\right)}{\pi \mu _{0}L^{2}}}\right]\left[{\frac {1}{z^{2}}}+{\frac {1}{(z+2L)^{2}}}-{\frac {2}{(z+L)^{2}}}\right]$ ⓘ

burada:

B₀, T cinsinden her bir kutba çok yakın manyetik akı yoğunluğudur,

A, her bir direğin m² cinsinden alanıdır,

L, m cinsinden her bir mıknatısın uzunluğudur,

R, m cinsinden her bir mıknatısın yarıçapıdır ve

z, m cinsinden iki mıknatıs arasındaki mesafedir. ⓘ

$B_{0}\,=\,{\frac {\mu _{0}}{2}}M$ kutuptaki akı yoğunluğunu mıknatısın manyetizasyonu ile ilişkilendirir. ⓘ

Tüm bu formülasyonların nispeten büyük mesafelerde kullanılabilen Gilbert'in modeline dayandığını unutmayın. Diğer modellerde (örneğin Ampère'in modeli), bazen analitik olarak çözülemeyen daha karmaşık bir formülasyon kullanılır. Bu durumlarda sayısal yöntemler kullanılmalıdır. ⓘ

İki silindirik mıknatıs arasındaki kuvvet

Yarıçaplı iki silindirik mıknatıs için $R$ ve uzunluk $L$manyetik dipolleri hizalandığında, kuvvet büyük mesafelerde asimptotik olarak yaklaştırılabilir $z\gg R$ tarafından, ⓘ

$F(z)\simeq {\frac {\pi \mu _{0}}{4}}M^{2}R^{4}\left[{\frac {1}{z^{2}}}+{\frac {1}{(z+2L)^{2}}}-{\frac {2}{(z+L)^{2}}}\right]$ ⓘ

burada $M$ mıknatısların mıknatıslanması ve $z$ mıknatıslar arasındaki boşluktur. Mıknatısın çok yakınındaki manyetik akı yoğunluğunun ölçümü $B_{0}$ ile ilgilidir $M$ formülüyle yaklaşık olarak ⓘ

$B_{0}={\frac {\mu _{0}}{2}}M$ ⓘ

Etkin manyetik dipol şu şekilde yazılabilir ⓘ

$m=MV$ ⓘ

Nerede $V$ mıknatısın hacmidir. Bir silindir için bu $V=\pi R^{2}L$. ⓘ

Ne zaman $z\gg L$nokta dipol yaklaşımı elde edilir, ⓘ

$F(x)={\frac {3\pi \mu _{0}}{2}}M^{2}R^{4}L^{2}{\frac {1}{z^{4}}}={\frac {3\mu _{0}}{2\pi }}M^{2}V^{2}{\frac {1}{z^{4}}}={\frac {3\mu _{0}}{2\pi }}m_{1}m_{2}{\frac {1}{z^{4}}}$ ⓘ

Bu da iki manyetik dipol arasındaki kuvvet ifadesiyle eşleşir. ⓘ

Mıknatıslama

Demir, kobalt, nikel gibi manyetik herhangi bir metal aşağıdaki yöntemlerden biri veya birkaçı ile sabit mıknatıs haline getirilebilir. ⓘ

1. Yeryüzünün manyetik alanına paralel şekilde yerleştirerek, çok şiddetli ve keskin bir darbe indirmek.
2. Bir mıknatısa temas ettirmek veya mıknatısın bir kutubuna sürtmek.
3. Cisimi ısıtmak ve soğurken yeryüzünün manyetik alanı yönüne çevirmek. ⓘ

Mıknatısın Kullanım alanları

1. Feldspat temizleme ( Mika ve oksitli mineral ayrımı. )
2. Kil temizleme ( Demirli minerallerin ayrımı. )
3. Cam kumu temizleme ( Demir minerallerinin ayrımı. )
4. Yüksek kaliteli kuvars temizleme
5. Manyezit zenginleştirme ( Serpatin ve demirli bileşiklerin ayrımı )
6. Artıklardan metal kazanımı
7. Sahil ve Mineral kumlarının değerlendirilmesi ( İlmenit ve manyetik mineral ayrımı )
8. Kireç taşı ve dolamit temizleme
9. Döküm kumlarının temizlenmesi
10. Refrakter hammaddelerin işlenmesinde
11. Refrakter kalsine malzemelerinin temizlenmesi ( Tenör yükseltme )
12. Bor zenginleştirme ( Demirli içerikler, kil, arsenik ve mika uzaklaştırılması )
13. Kromit zenginleştirme
14. Boksit ( Tenör yükseltme )
15. Magnetik zenginleştirme
16. Atıklardan metal ayrımı
17. Ahşap, plastik, gıda vb. sektörlerde istenmeyen metallerin ayrılmasında
18. Sıvılar içindeki demir bileşiklerinin ayrılmasında
19. Ağır ortamlarda oluşturulan ağır ortamın geri kazanılmasında
20. Dökümden gelen metalin ayrımında
21. Seramik ve Cam sektöründe hammadde ve ara ürünlerde demir ve bileşiklerinin ayrılmasında
22. Öğütülmüş endüstriyel hammaddelerin ve gıda ürünlerinin prosess sırasında demir kirliliklerinin ayrımında kullanılır.
23. Yüksek alan şiddetli magnetik çubuklar, seramik, cam, gıda, plastik, madeni yağ, boyalar, kuru ve sıvı ortamlarda demir ve diğer magnetik metallerin tutulmasını sağlar
24. Denizciler pusula ile yönlerini bulurlar.
25. Hurda yığınları arasındaki demir parçalarının ayıklanmasında
26. Vinçler de ağır yükleri kaldırmak için elektro mıknatıs kullanılır.
27. Elektrik motorlarında,kapı zillerinde,telgraf ve telefon gibi araçlarda
28. Elektrik santrallerinde jeneratörlerde elektrik elde etmek için kullanılır
29. Hızlı trende raylarda ve treninde sürtünmeyi azaltmak için kullanılır.
30. Asansör sistemlerinde sayısal kat bilgisi oluşturmak için raylar üzerine yerleştirilir. ⓘ

Manyetik Kuvvet

Mıknatısların belirli bir mesafeden etki edeceği kuvvet olarak tanımlanır. ⓘ