Kalıcı mıknatıslar, birçok modern günlük cihaz için hayati öneme sahiptir. Kalıcı bir mıknatıstan asla uzak değilsiniz, şu anda önünüzde olması muhtemeldir veya bu makaleyi bir akıllı telefonda okuyorsanız, elinizde bile olabilir.

Kalıcı mıknatıslar ve elektromıknatıslar olmak üzere iki ana farklı mıknatıs türü  vardır. Kalıcı bir mıknatıs, kalıcı bir mıknatıs olarak adlandırılır çünkü manyetizması ‘her zaman açıktır’, demirli bir çekirdeğin etrafına sarılmış bir tel bobinden yapılan ve bir manyetik alan oluşturmak için bir elektrik akımı gerektiren bir elektromıknatısın aksine kendi kalıcı manyetik alanını üretir.

Bir elektromıknatısın manyetizması, sürekli bir elektrik akışına bağlı olduğundan, bir düğme hareketiyle kontrol edilebilir ve kapatılıp açılabilir.

Kalıcı mıknatıslara ve elektromıknatıslara ek olarak geçici mıknatıslar da vardır. Bazı metaller ferromanyetik olarak tanımlanır, yani kendi manyetik özelliklerini sergilerler ve manyetik olarak ‘yumuşak’ malzemeler olarak tanımlanırlar.

Kalıcı (sert) mıknatıslar ve geçici (yumuşak) mıknatısların her ikisi de ferromanyetiktir, ancak geçici mıknatıslar yalnızca kalıcı bir mıknatıs tarafından etkilendiklerinde fark edilir manyetik özellikler gösterirler ve mıknatıslanma eğilimi göstermezler.

Çelik gibi manyetik olarak yumuşak malzemeler, bir mıknatısa bağlandığında manyetizma iletir, ancak bu, mıknatıs çıkarıldığında durur.

Bir kalıcı mıknatısı iyi yapan nedir diye sorabilirsiniz. Kalıcı mıknatısın ne için kullanılacağına bağlı olduğu için cevap her zaman basit değildir. Her biri farklı özelliklere sahip farklı malzemelerden farklı şekilde üretilen birkaç kalıcı mıknatıs türü vardır. Beş kalıcı mıknatıs türü alniko, samaryum kobalt, ferrit, esnek kauçuk ve en güçlü kalıcı mıknatıslar olan neodimyum mıknatıslardır.

Kalıcı bir mıknatısın nasıl çalıştığı tamamen atomik yapısıyla ilgilidir. Tüm ferromanyetik malzemeler, atomlarının çekirdeğini çevreleyen elektronlar tarafından yaratılan zayıf da olsa doğal olarak oluşan bir manyetik alan üretir. Bu atom grupları kendilerini aynı yönde yönlendirebilir ve bu grupların her biri, tek bir manyetik alan olarak bilinir. Tüm kalıcı mıknatıslar gibi, her alanın kendi kuzey kutbu ve güney kutbu vardır. Ferromanyetik bir malzeme manyetize edilmediğinde, alanları rastgele yönlere işaret eder ve manyetik alanları birbirini sıfırlar.

Kalıcı bir mıknatıs yapmak için ferromanyetik malzeme, güçlü bir dış manyetik alana maruz kalırken inanılmaz derecede yüksek sıcaklıklarda ısıtılır. Bu, malzeme içindeki bireysel manyetik alanların, tüm alanların hizalandığı ve malzemenin manyetik doyma noktasına ulaştığı noktaya kadar harici manyetik alanın yönü ile hizalanmasına neden olur. Malzeme daha sonra soğutulur ve hizalanan alanlar konumlarında kilitlenir. Etki alanlarının bu şekilde hizalanması mıknatısı anizotropik yapar. Dış manyetik alan kaldırıldıktan sonra sert manyetik malzemeler, alanlarının çoğunu hizalı tutarak güçlü bir kalıcı mıknatıs oluşturur.

Kalıcı bir mıknatısın gücüne katkıda bulunan ve genellikle kafa karıştırıcı görünebilen birkaç ölçüm vardır. Manyetik alan kuvveti (kalıntı), manyetikliği gidermeye karşı direnç (zorlayıcılık) ve çekme kuvvetinin tümü genellikle kuvvet olarak özetlenir ve tümü kalıcı bir mıknatısın istenen özellikleridir.

Kalıcı bir mıknatısın gücünün tek birincil göstergesi, Mega Gauss Oersteds (MGOe) cinsinden ölçülen maksimum enerji ürünü değeridir. Maksimum enerji ürün değeri ne kadar yüksek olursa, mıknatısın belirli bir uygulamada üreteceği manyetik alan o kadar büyük olur.

BHmax olarak da adlandırılan maksimum enerji ürünü, bir mıknatısın kalıcılığı (Br) ve zorlayıcılığının (Hc) çarpılmasıyla hesaplanır. Dünyanın en güçlü mıknatısları, farklı sınıflarda üretilen neodimyum mıknatıslardır, ancak her sınıfa, hangi mıknatısın daha güçlü olduğuna anında karar vermenizi sağlayan kullanışlı bir ad verilmiştir. Ticari olarak temin edilebilen neodimyum mıknatıslar, N35 ila N52 sınıfı arasında değişir; ‘N’ harfinden sonraki sayı, mıknatısın maksimum enerji ürününü temsil eder.

Bir mıknatısın bireysel performansı sıcaklıkla değişir ve alniko ve samaryum kobalt mıknatıslar gibi bazı mıknatıs türleri yüksek sıcaklıklarda diğerlerinden daha iyi performans gösterir.

Kalıcı mıknatıslar genellikle gözden uzak olduğundan, modern yaşamda oynadıkları önemli rolü gözden kaçırmak kolaydır. Kalıcı mıknatıslar olmadan elektrik motorları, hoparlörler, bilgisayarlar, sabit diskler, akıllı telefonlar ve diğer pek çok ticari cihaz olmazdı. Ayrıca mühendislik, enerji üretimi, işleme ve imalatta hayati bir role sahiptirler.

 

 

Feyza YALÇIN
Kimyager

KAYNAKLAR
https://www.first4magnets.com/