Elektromanyetizma nedir ve kim buldu ?

Heinrich Hertz, bir elektrik devresiyle ilk kez ses çıkarmayı başardığı gün, çevresinde büyük şaşkınlık yaratmıştı. Günümüzde televizyon ya da radyonun düğmesini çevirerek konuşmaları dinliyor, görüntüleri izliyoruz ve bunlar artık kimseyi şaşkınlığa düşürmüyor. Elektromanyetizma, adından da anlaşılacağı gibi, elektrik ve manyetizma gibi ikiz iki güç arasında bulunan bağların incelenmesidir.

Bu bilim, Hans Christian Oersted’in, iletken telden elektrik akımı geçerken teli çevreleyen uzamın özelliklerinde değişiklik yarattığını keşfettiği gün başladı. Gerçekten, bir iletkenin yakınına yerleştirilmiş mıknatıslı iğne, akım geçmeden önce hareketsiz olduğu halde, akım geçtiğinde döner ve bir başka denge konumu alır. Akım, teli çevreleyen uzamda, bir mıknatıs gibi manyetik alan doğurur.

Manyetik alan kavramını açıklayabilmek ve somutlaştırmak için, iletken yakınına demir tozu ya da mıknatıslı küçük iğneler dökülerek “manyetik tayf” gerçekleştirilir. Böylece, elektrik akımının doğurduğu manyetik alan, demir tozu tanelerinin ya da mıknatıslı küçük iğnelerin alan yönünde dizilmeleriyle somut olarak görülür. Bu nitelik, mühendislerin elektrik zilini çalıştıran, hoparlör zarını titreştiren ya da tonlarca ağırlığı kaldırabilen elektromıknatıs kavramına ulaşmalarını sağlamıştır.

Elektromıknatıs, ilke olarak, üstüne bobin biçiminde iletken tel sarılmış yumuşak bir demir parçasıdır. Bobinden akım geçtiğinde, yumuşak demir mıknatıslanır; ama mıknatıslanma geçicidir, «u- yarıcı» denilen akımla ortaya çıkar ve akım kesildiğinde yiter.

Bu olay, yumuşak demirden yapılmış bir levhanın çekilmesi yoluyla her tür mekanizmaya (işaret sistemleri, uzaktan komuta, vb.) hareket vermede kullanılabilir. Sözgelimi elektrik zilinde, metal levha küçük bir çekiç taşır ve çekildiği zaman çekiç çana çarpar; çekme hareketi aynı zamanda uyarma devresini açar; dolayısıyle çekim durur, bir dönüş yayı levhayı başlangıç konumuna getirir; bu dönüş, uyarma devresinin kapanmasına yolaçar ve böylece olay yeniden başlar.

Akım ile mıknatıs, bir manyetik alan doğurduğuna ve bu alan bir başka mıknatısı etkilediğine göre (mıknatıslanmış bir iğne, hareketli bir mıknatıstan başka şey değildir), manyetik alan da akımı etkilemez mi? Aşağıdaki deney, bu noktayı açıklığa kavuşturur.

Bir elektrik devresinin hareketli bir parçası, önemli manyetik bir alanı bulunan at nalı biçiminde bir mıknatısın demiri arasına konduğu zaman, devreden akım geçirildiğinde hareketli tel yer değiştirir; bu olay, telin «Laplace gücü» denilen bir güçle karşılaştığının kanıtıdır.

Akım manyetik alan doğurur, manyetik alan da akıma etki eder. Bu olay, akım geçen iki iletkenin birbirine etki etmesini anlamamızı sağlar; çünkü iletkenler, etki eden gücün sorumlusudur. Bir elektrik motorunda, motor miline bağlı iletkenlerin dönmesine yolaçan güç, manyetik alan içine yerleştirilmiş ve akım verilmiş iletkenleri etkileyen Laplace güçleridir.

Akım geçen bir devreye manyetik alanın uyguladığı etki, hareketli kesimin iletken olduğunu gösterir. İletkeni kaldırırsak nasıl bir olay ortaya çıkar? O zaman, elektrik yüklü tanecikler demeti, yani elektronlar demeti elde ederiz. Bu demetin, içinde manyetik alan bulunan bir uzamdan geçtiğinde saptığı görülür. Dsmetin yörüngesi, bir çember parçası ya da ilk yörüngeye göre, manyetik alan doğrultusunu izleyen bir helis biçimi alır. Bu olaydan birçok aygıtta ve özellikle televizyon alıcılarında spotların (ekran üstünde elektron demetinin izi olan ışıklı noktalar) soldan sağa ve yukarıdan aşağıya yerini değiştirmede yararlanılır.

Zaman içinde oldukça yüksek frekansla şiddeti değişen bir akım, çevre uzamda bir manyetik alan ve bir elektrik alanı doğurur. Bu iki alanın birleşmesi, uzamda ışık hızıyla- yayılan bir dalga oluşturur (ışığın kendisi de elektromanyetik bir dalgadır). Uygulama alanında bu bilgi, çok uzağa elektrik alanı ve manyetik alan yayan antenler gerçekleştirme, bu dalgalara duyarlı aygıtlar (alıcılar) yapma olanağı vermiştir. Ayrıca radyonun, televizyonun, uydularla haberleşmenin, vb. gerçekleşmesini sağlamıştır.

Elektromanyetizma elektrik akımlarıyla magnetik alanların karşılıklı etkilerinin incelenmesi. Bu inceleme iki olguyu ele alır:

1) Bir elektrik akımının geçtiği bir devrenin çevresinde magnetik bir alan oluşur. Bu alanın, akımın şiddetiyle orantılı olan indüksiyon vektörü, yön ve büyüklük bakımından belirlenebilir (Biot ve Savart kanunu).

2) Bir magnetik alana yerleştirilerek içinden bir akım geçirilen bir devre, akımın şiddeti ve alanın indüksiyonu ile orantılı güçlerin etkisinde kalır. Burada da meydana gelen kuvvetlerin yönü ve büyüklüğü Laplace kanunu ile belirlenir.

Bu iki olgudan söz konusu iki akımın karşılıklı etkileşmesi sonucu doğar ki, bu da elektrodinamiğin konusudur.