proje adı
advertisement
PROJE RAPORU PROJE ADI: Manyetik alan kuvvetinden elektrik elde eden sistem PROJENİN AMACI: Mıknatısın itme ve çekme kuvvetinden yararlanarak dairesel bir mıknatıs kullanarak bu dairesel mıknatısı döndürerek sonsuz elektrik elde edebilme. GİRİŞ: Magnetik adı verilen demir oksit (Fe3O4) bileşiği tabii bir mıknatıs olarak bilinir.Demir, nikel, kobalt gibi maddeleri çekme özelliği gösteren cisimlere mıknatıs denir.mıknatıs etrafında bir manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan kuvveti sayesinde cisimleri çekme özelliği göstermektedir. Üç çeşit mıknatıs vardır. Doğal mıknatıs : Doğada oluşan ve taş olarak bulunan mıknatıslardır. Yapay mıknatıs : Demir, nikel ya da kobalttan yapılır. Çubuk, pusula iğnesi, U şekline ve at nalı şekline benzeyen çeşitleri vardır., Elektromıknatıslar : Magnetik özellik gösteren maddeye örneğin demir üzerine tel sarılıp telden akım geçirildiğinde oluşan mıknatıslardır. Doğada bulunan cisimleri mıknatıslık özelliklerine göre ferromanyetik ,paramanyetik ve diyamanyetik olmak üzere üç grupta incelenebilir.ferromanyetik cisimler manyetik geçirgenlikleri 1 den çok büyük olan cisimlerdir.paramanyetik cisimleri ise manyetik geçirgenlikleri 1 den az büyük olan cisimlerdir. Diyamanyetik ise manyetik geçirgenlikleri 1 den küçük olan cisimlerdir(anonim 2010). Bir mıknatısın çekim alanı, bir başka madde önüne geldiğinde onu hiç yokmuş gibi geçip gidiyor. Mıknatısın üzerine kağıt, tahta, cam v.s. ne koyarsak koyalım, yine çekiyor. Benim merak ettiğim, mıknatısın manyetik alanını geçirmeyen bir madde var mıdır. Yani mıknatısın üzerine bir kağıt gibi örttüğüm zaman manyetik alanını hapsedecek, hiç dışarıya göndermeyecek bir madde var mıdır? Aslında, manyetik alanlara bir şekilde tepki veren her malzeme, bir mıknatısın yanına yerleştirildiği zaman oluşan manyetik alanı değiştirir. Kağıt, tahta, cam için de bu söz konusu. Ama bu malzemelerin manyetik alanlara verdiği tepki çok zayıf olduğu için, mıknatısın alanındaki değişiklik çok küçük oluyor ve pek bir fark hissedemiyoruz. Buna karşın, manyetik alanlara güçlü bir şekilde tepki veren malzemeler de var ve bunlar bahsettiğin iş için kullanılıyorlar. Örneğin demir, bir manyetik alana yerleştirildiğinde, alanla aynı yönde mıknatıslanıyor. Dışarıdan uygulanan alana, malzemenin katkısını ekleyerek elde ettiğimiz toplam manyetik alan bu durumda büyük değişiklikler sergileyebiliyor. Demir gibi, mıknatıslanma yoluyla içinden geçen manyetik alanı güçlendiren malzemelerin yüksek geçirgenliğe (permeabilite) sahip olduğunu söylüyoruz. Bu malzemelerin ilginç bir özelliği, manyetik alan çizgilerinin bu malzemelerin içinden geçme eğilimi göstermesi. Örneğin, manyetik alan çizgilerinin düzgün doğrular şeklinde olduğu, hava içinden geçen düzgün bir manyetik alan düşünün. Eğer demir bir küre hava içine yerleştirilirse, manyetik alan çizgilerinin kıvrılarak, demir küreye yaklaştığını, bazılarının da kürenin içinden geçtiğini görürsünüz (Şekil 1). Bu örnekte, demir havadan daha çok geçirgendir ve dolayısıyla alan çizgileri demirin içinden geçme eğilimi gösterirler. Yukarıdaki eğilimin nedenini kısaca açıklayalım. Demir kürenin dışarıdan uygulanan alan etkisiyle mıknatıslandığını söylemiştik. Sadece demirin yarattığı manyetik alanı düşünün. Kürenin (alanın doğrultusuna göre) hemen yanı başındaki alanın, kürenin içindeki alanla ters yönde olduğunu (Şekil 2), çok fazla açıklamaya gerek olmadan görmek mümkün. Eğer bu alanı, dışarıdan uygulanan alanla toplarsak bu durumda, kürenin içindeki alanın güçlendiğini, yanı başındaki alanınsa zayıfladığını çıkarırız. Genel kural olarak, manyetik alan çizgileri arasıdaki mesafe, alanın zayıf olduğu yerlerde daha fazladır. Dolayısıyla, çizgiler demirin içinde birbirlerine yakın, dışındaysa uzak olmalı. Bu da bizi, çizgilerin demir içinden geçme eğilimindeolmaları sonucuna götürür. Yüksek geçirgenliğe sahip malzemelerin bu özelliği manyetik kalkanlar yapmamıza olanak sağlar. Örneğin, içi boş bir demir küre düzgün bir alana yerleştirildiğinde, alan çizgileri demirin içinden geçme eğiliminde olduğu için, kürenin içine çok az manyetik alan sızar (Şekil3). Tahmin edebileceğiniz gibi, bu yöntemle kürenin içindeki alanı tamamen sıfırlamak mümkün değil. Ama geçirgenliği çok yüksek malzemeler yardımıyla, içeriye sızan manyetik alanı istediğiniz kadar zayıflatabiliyorsunuz. Kısacası, burada demirin yaptığı şey, manyetik alan çizgilerini “kendine doğru çekerek”, içerisindeki alanı güçlendirmesi, bunu yaparken de çevresindeki manyetik alanı zayıflatması. Yüksek geçirgenliğe sahip malzemeler dışında bir de bunlardan tamamen farklı davranan süperiletkenler var. “Meissner etkisi” olarak adlandırdığımız bir olgu sonucu, manyetik alan süperiletken malzemelerin içine kesinlikle giremiyor. Eğer içi boş bir süperiletken küreniz varsa, bu durumda dışarıda yaratılan herhangi bir manyetik alanın kürenin içine sızması olası değil. Bu nedenle süperiletkenlerden ideal manyetik kalkanlar yapmakmümkün.Buna karşın, oda sıcaklığında süperiletken olan bir malzeme günümüze kadar bulunamamış olduğu için, teknolojik uygulamalarda en başta anlattığımız yöntem uygulanıyor. Buna iyi bir örnek, elektronik sinyalleri görüntülemekte kullanılan osiloskoplar. Bu aygıtların ekranını oluşturan tüplerinde elektron demetleri hareket etmekte ve çeşitli şekillerle bu demetlerin hareketleri değiştirilmekte. Dünya’nın manyetik alanı gibi, dış kaynaklı bir alan, bu elektron demetlerinin hareketini etkileyeceği için, istenmeyen sonuçlara yol açabilir. Bu nedenle osiloskopların kasası yüksek geçirgenliğe sahip malzemelerden yapılarak, bu tip etkiler önlenmeye çalışılıyor.(anonim 2010) Mıknatısın Kutupları Mıknatısların uçları çekme ve itme özelliği gösterirler. Mıknatıslık etkisinin en şiddetli olduğu bu uçlara kutup adı verilir. Bir mıknatısın şekli nasıl olursa olsun iki kutbu bulunur Bir mıknatıs ortadan iple asılırsa, kuzey-güney doğrultusuna yönelerek durur. Kuzeyi gösteren kutba N, güneyi gösteren kutba ise S kutbu denir.Elektrik yüklerinde olduğu gibi, mıknatıslarında aynı kutupları birbirini iter, zıt kutupları ise birbirini çeker.Mıknatıslar, demir, nikel, kobalt gibi maddeleri ve bunların alaşımlarını çeker. Bu nedenle bu maddelere magnetik maddeler denir. Cam, kağıt, tahta, plastik gibi maddeleri mıknatıs çekmez. Magnetik Alan Kuvvet Çizgileri Bir mıknatısın çekim etkisini gösterdiği alana magnetik alan denir.Bir cam levha üzerine demir tozları serpildikten sonra levhanın altına çubuk mıknatıs yerleştirilip levhaya yavaş yavaş vurulduğunda, demir tozları mıknatısın magnetik alan çizgilerine paralel hale gelirler. Demir tozlarının oluşturduğu çizgilere bakılarak normalde görülmeyen çizgilerin nasıl olduğu anlaşılır.(anonim 2010) Mıknatısların Kullanıldığı Alanlar Mıknatıslar, pusula yapımında, kapı zilinde, telefon, radyo, televizyon, voltmetre, ampermetre, elektrik motorları, bazı oyuncakların yapısı gibi bir çok yerlerde kullanılmaktadır.bizlerde mıknatısı elektrik elde etmede kullandık.Sanayide demir parçalarını diğer maddelerden ayırmak için yine mıknatıslar kullanılır(anonim ,2010). Manyetik alan zıt kutuplu mıknatısların havasız bir ortamda belirli matematiksel oran ve ölçümlerle elde edilmiş teori ile bir araya gelmesiyle oluşmaktadır.Manyetik alan içinde bir bobinin hareketi manyetik enerji ile sağlanabilir.Dünya mıknatıssal alanı, kuzey ve güney kutupları olan, merkezde yerleşmiş bir dipol mıknatıs çubuk olarak ta tanımlanır. Dünyanın dönüş ekseni ile dipolün ekseni arasında yaklaşık olarak 11 derece fark vardır. Bu kuzey ve güney coğrafi kutuplarla, manyetik kutupların üst üste gelmediğini gösterir. Herhangi bir noktadaki yer mıknatıssal alanı, ölçülen bileşen ve yön ile belirtilir. Yerin içindeki dev mıknatıs Coğrafi kuzey-güney doğrultusuyla yaklaşık 11-15 derecelik bir açı yapacak şekilde konumlandığından pusulanın gösterdiği yön tam olarak coğrafi kuzey yönü olmayıp 11-15 derece arasında sapma yapar(anonim 2010). Manyetik alanın sağlığa etkileri : Uzaya gönderilen astronotlarda görülen ve haftalarca sürebilen yorgunluk, adale ağrısı, baş ağrısı ve dönmesi nedeni ilk yıllarda anlaşılamamıştı. Daha sonraki yıllarda sürdürülen kapsamlı araştırmalar sonucu bu belirtilerin dünyanın manyetik alanının eksikliğinden kaynaklandığı belirlenmiştir. Bilindiği üzere elektrik hayatımızda kullanılan en önemli unsurlardan biridir.Elektrik olmazsa hayat durma aşamasına gelir.Elektriği üretmenin bir çok yolu vardır.Bizde bunlardan bir tanesini keşfettik.Yaptığımız Projede manyetik alan kuvvetini kullanarak elektrik elde etmek istedik. YÖNTEM: Elimizde bulunan mıknatısları sistemde bulunan ve başında güçlü mıknatıs bulunan dinamoya belirli bir oranda(belirli bir açı ve konum) etki edecek şekilde yerleştirdik bu sayede mıknatısların itme ve çekme gücü manyetik alan ile dönmeyi sağladı, elde ettiğimiz bu dönüş hareketinden dolayı sistemimizde bulunan dinamo dönme hareketini elektrik enerjisine çevirerek sistemde bulunan düşük voltlu ampulün yanması sağlandı. SONUÇLAR VE TARTIŞMA : Kurduğumuz sistemde manyetik alan sayesinde elektrik elde ettik.Elde ettiğimiz elektrik çok yüksek bir miktarda olmasa da projemizi daha da geliştirerek daha fazla enerji elde edebileceğimizi düşünüyoruz.Kurduğumuz sistem elektrik üretmek için kullanılan sistemlerden(yel değirmeni,barajlar,vb.) daha küçük alana sahip oldu.Projemizde kullanılan materyaller daha önce kullanılmamış ve daha ucuza mal oldu.Kullanım alanları elektrik üretmek için kullanılan diğer sistemlerden daha geniştir.Araştırmalarımıza göre manyetik alanın sağlık için yararlı ve önemli olduğunu öğrendik bundan dolayı projemizin insan sağlığına zararı olmayacağını öğrendik. KAYNAKLAR 1.www.torpil.com/torpil/oss_oks_kpss_yds/oksDERSlik/fizik/elektrik/Elektrik_56%255B1% 255D.gif&imgrefurlhttp://alierbulut.blogcu.com/miknatis-veozellikleri/5294515&h=306&w=393&sz=4&tbnid=ugpZpPjcVRVPZM:&tbnh=97&tbnw=12 4&prev=/images%3Fq%3Dmanyetik%2Balan%2B%25C3%25A7izgileri&hl=tr&usg=__ucq 7LffOnclnJw3ajcDhhRTD4os=&ei=ALxVS5r1BsbL4gak7_CKCQ&sa=X&oi=image_result &resnum=5&ct=image&ved=0CBUQ9QEwBA 2- http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/sekil3.gif&imgrefurl= 4http://www.biltek.tubitak.gov.tr/merak_ettikleriniz/index.php%3Fkategori_id%3D4%26soru _id%3D4293&usg=__UWRyvc1CMpGtfbk1Z2R7xaH37HA=&h=342&w=300&sz=7&hl=tr &start=10&um=1&itbs=1&tbnid=7zhVhPhnfRUzM:&tbnh=120&tbnw=105&prev=/images%3Fq%3Dmanyetik%2Balan%2B%25C3%25A7i zgileri%26hl%3Dtr%26rlz%3D1R2ADFA_trTR362%26sa%3DN%26um%3D1 3-www.fizik.us 4-http://stu.inonu.edu.tr/~mucelebi/fizik.html 5-http://elektroteknoloji.com/Elektrik_Elektronik/Teknik_Yazilar/Manyetik_alan_Nedir_.htm 6-http://www.turkiyeforum.com/archive/o_t__t_6047__manyetik-alanin-sagliga-etkileri.html Projeyi Yapan Öğrenciler: Mucahit ÖZENÇ 10 / A- 91 Nurullah ATMACA 10 / A - 78 Danışman Öğretmen : Mehmet Maruf ÇEVİK Fizik Öğretmeni
