Connect with us

FİZİK

Kendinizden Şüphe Edebilirsiniz Ama Maxwell Denklemleri’nden Asla

Published

on

Cep telefonu sinyallerinin sağlığa zararlı olduğunu gösteren herhangi bilimsel bir araştırma ve kanıt henüz yoktur. Ancak cep telefonu vericilerinin evinize yakın olması, uzak olmasından iyidir. Vericinin oluşturduğu elektromanyetik sinyaller, uzaklık arttıkça hızla azalır. Bu durumda telefonunuza ulaşan sinyal çok zayıflamış olur. Telefondan çıkan sinyalin vericiye ulaşması için de  güçlü olması gerekir. Eğer verici yakın olursa, cep telefonuyla konuşurken, telefondan çıkarak yayılan sinyaller daha zayıf ve daha az tehlikeli olur.

Michael Faraday, cep telefonu ile haberleşmemizi sağlayan elektromanyetik dalgalardan habersizdi ama deneysel olarak elektrik ve manyetik alanları anlamaya yönelik birçok çalışma yapmıştır.

Bir kağıt parçası üzerine serpilen demir tozları, kağıdın altına mıknatıs yaklaştırıldığında, manyetik kuvvetin etkisiyle mıknatısın kuzey ve güney kutupları boyunca uzanan çizgiler üzerinde toplanır. Demir tozları, mıknatısın kutup noktalarında ise daha yoğun bir şekilde toplanır. Mıknatıstan uzaklaştıkça, çekim etkisi azalır. Michael Faraday bu alan çizgilerinin şeklini çıkararak, birçok kural keşfetmişti.

Michael Faraday, elektrik yüklerinin elektrik alan oluşturduğunu ve elektrik alan çizgilerinin nasıl oluştuğu ile ilgili çizimler yapmıştır. Pozitif yüklü cisimler için elektrik alan çizgileri, cisimden dışarı doğru, negatif yüklü cisimler için ise cisme girecek şekildedir. Pozitif ve negatif yüklü cisimler arasındaki elektrik alan çizgileri, pozitif yüklü cisimden çıkıp, negatif yüklü cisime girecek şekildedir.

19. yüzyılda, elektrik ve manyetizmanın birbirine dönüştürülebildiği, deneyci bilim insanları tarafından ispatlanmıştır.

Değişken elektrik alanlar manyetik alan oluşturur. Benzer şekilde değişken manyetik alanlar da elektrik alan oluşturur. Tüm elektromanyetizmayı daha önce hiç görülmemiş muhteşem dört denklem ile ifade etmeyi başaran biliminsanı James Clerk Maxwell oldu.

İnsan kendinden şüphe edebilir ama Maxwell Denklemleri’nden asla şüphe etmemelidir.

James Clerk Maxwell, elektrik ve manyetik alanın, hem elektriksel hem de manyetik özellikleri olan elektromanyetik dalgadan çıktığını açıklamıştır.

Tanrı ışığı yarattı.

James Clerk Maxwell’e göre, elektromanyetik bir dalga birbirine dik, değişken elektrik ve manyetik alan bileşenlerinin bir araya gelmesi ile oluşur. James Clerk Maxwell, elektromanyetik dalgaların boşluktaki yayılma hızını hesaplamış ve ışığın hızıyla aynı olduğunu göstermiştir. Işığın aslında, bir elektromanyetik dalga olduğunu doğrulamıştır. Işık hızı, boş uzayın elektrik ve manyetik özelliklerinden dolayı da sabittir.

Birinci Denklem

Birinci denklem, elektrik alan için Gauss Yasası olarak da bilinir. Bu denkleme göre, kapalı bir yüzeyden geçen elektriksel akı, yüzeyin içindeki yük miktarı ile doğru orantılıdır. Yüzeyin içindeki yük miktarı ne kadar büyük ise yüzeyden geçen elektriksel akı o kadar büyük olur.

Yüzeyin şekli veya büyüklüğü elektriksel akıyı etkilemez. Önemli olan yüzeyin çevrelediği, elektriksel yük miktarıdır.

Elektrik yükünden uzaklaştıkça elektrik alan şiddeti, uzaklığın karesiyle ters orantılı olarak değişir. Elektrik yükünden ne kadar uzakta bir nokta seçerseniz, o noktadaki elektrik alan şiddeti o kadar küçük olur. Yükten iki katı uzaklıkta bir nokta seçerseniz, elektrik alan şiddeti dörtte birine düşer. Üç katı uzaklıkta bir nokta seçerseniz, elektrik alan şiddeti dokuzda birine düşecektir.

İkinci Denklem

İkinci denklem, manyetik alan için Gauss Yasası olarak da bilinir. Bu denkleme göre, kapalı bir yüzeyden geçen manyetik akı sıfırdır. Bunun için bütün mıknatıslar çift kutupludur. Tek kutuplu mıknatıs yoktur. Bir çubuk mıknatısı ikiye bölerseniz, her iki parçanın da her zaman iki kutubu olur. Ne kadar küçük parçalara ayırırsanız ayırın, iki kutuplu yapı bozulmayacaktır. Mıknatıs için manyetik alan çizgileri, kuzey kutuptan güney kutuba doğru kapalı halkalar oluşturur.

Üçüncü Denklem

Üçüncü denklem, zamanla değişen elektrik alanın manyetik alan oluşturacağını söyler. Mıknatıslar doğal bir manyetik alana sahiptir. Manyetik alan oluşturmanın iki yolu daha vardır. Birincisi, elektrik akımından faydalanarak elde etmektir. Bir iletkenden akım geçirildiğinde, iletkenin etrafında manyetik alan oluşur. İkincisi ise elektrik alanı zamanla değiştirmektir. Bu şekilde elektrik alandaki enerji, manyetik alana transfer edilebilir.

Dördüncü Denklem

Dördüncü denklem, zamanla değişen manyetik alanların elektrik alanı oluşturacağını söyler. Bir bobini, durgun bir mıknatısın manyetik alanı boyunca hareket ettirirseniz, bobin üzerinde elektrik akımı oluşur. Eğer bir mıknatısı, durgun bir bobine doğru hareket ettirirseniz, yine bobin üzerinde elektrik akımı oluşur. Her iki durumda da bobin içinden geçen manyetik akı değişmektedir. Bobin ve mıknatıs, birbirilerine yaklaştıklarında manyetik akı artmakta, birbirlerinden uzaklaştıklarında ise azalmaktadır. İşte bu değişken manyetik akı, bobin üzerinde elektrik akımı oluşturmaktadır.

Elektrik akımının her iki durumda da oluşması mutlak bir referans sisteminin olmadığını da gösterir.

Bobin hareketli, mıknatıs hareketsiz olduğunda elektrik akımı oluşur. Bobin hareketsiz, mıknatıs hareketli olduğunda da elektrik akımı oluşur.

Dördüncü denklem, transformatörlerin ve indüksiyon motorlarının çalışma prensibini ifade eder. Bu şekilde manyetik alandaki enerji, elektrik alana transfer edilebilir. Üçüncü denkleme göre, elektrik alandaki enerji de manyetik alana transfer edilebilmekteydi. O zaman, bir alandan diğer bir alana enerji transferi sürekli olarak sağlanabilir. İşte bu, James Clerk Maxwell’in herhangi bir ortamda elektromanyetik enerjinin yayılabileceği fikrini tahmin etmesini sağlamıştır. Bugün elektriği kullanıyorsak, Dünya’daki tüm elektrik güç istasyonlarının çalışmasına katkıda bulunduğundan dolayı Albert Einstein’a ve onun İzafiyet Teorisi’ne de teşekkür etmeliyiz.

 

 

Bilimi gerçek hayat ile bağlantısız bir dizi karmaşık formülden ibaret, anlamsız ve sıkıcı bulmuyor. Çılgın deneyler yapmaya, son derece eğlenceli ve aydınlatıcı deneyimler yaşamaya bayılıyor. Günlük hayatta tanık olduğu doğa olaylarını merak ediyor, düşünüyor, araştırıyor ve bilimin hayatımızdaki yerinin öneminin farkında olmaktan gurur duyuyor.

EN POPÜLER YAZILAR

Copyright © 2017 Haydi Anlat

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert