Elektrik-Elektronik Mühendisliği için Malzeme Bilgisi

1. Elektrik-Elektronik Mühendisliği için Malzeme Bilgisi Bölüm V: Malzemelerin Manyetik Özellikleri

2. Bölüm V: Malzemelerin Manyetik Özellikleri • Manyetik Parametreler • Manyetiklik Türleri • 1) Diyamanyetik malzemeler • 2) Paramanyetik malzemeler • 3) Ferromanyetik malzemeler • 4) Ferrimanyetik malzemeler • Manyetik Özelliklerin Ölçümü • Manyetik Malzemeler • Yumuşak manyetik malzemeler • Orta manyetik malzemeler • Sert manyetik malzemeler • Manyetikliği Etkileyen Etkenler • Manyetik Malzemelerin Kullanım Alanları

3. Manyetik Alan ve Manyetik Akı • İçinden elektrik akımı geçen bir iletkenin çevresinde manyetik alan (H)doğar. Bu manyetik alanın içine manyetiklik özelliğine sahip bir malzeme konacak olursa manyetik alan şiddeti daha da artar ve kuvvet çizgileri sıklaşır. Malzeme varlığından doğan ek manyetik alan artımına “manyetik akı (B)” denir. • µ : Mutlak manyetik geçirgenlik katsayısı • µr: Bağıl manyetik geçirgenlik katsayısı • Hc: Kalıcı manyetikliği yoketmek için ters yönde uygulanması gereken manyetik alandır.

4. Manyetik Alanla İlgili Birimler

5. Manyetik Alanla İlgili Birimler Manyetik Moment

6. Manyetiklik Türleri • 1) Diyamanyetik malzemeler • 2) Paramanyetik malzemeler • 3) Ferromanyetik malzemeler • 4) Ferrimanyetik malzemeler

7. Manyetiklik Türleri • 1) Diyamanyetik malzemeler • 2) Paramanyetik malzemeler • 3) Ferromanyetik malzemeler • 4) Ferrimanyetik malzemeler

8. Manyetiklik Türleri • Diyamanyetik Malzemeler: • Diyamanyetik malzemelere bir manyetik alan uygulandığında çok küçük bir elektron hareketlenmesi oluşur. • Diyamanyetik malzemelerde manyetik moment manyetik alana ters yönde oluşur. • Diyamanyetik malzemeler kalıcı olarak mıknatıslanmazlar. • Örnek: Fe

9. Manyetiklik Türleri • Paramanyetik Malzemeler: • Atomları daha önceden bir manyetik momente sahip olan cisimlere paramanyetik malzemeler denir. • Manyetik alan uygulandığında manyetik alan ile manyetik moment aynı yönde olur. • Paramanyetik malzemeler kalıcı olarak mıknatıslanmazlar. • Örnek: Cr ve Al

10. Manyetiklik Türleri • Ferromanyetik Malzemeler: • İyonlarla serbest elektronlar bir arada bulunduğu ortamda elektronlarla komşu iyonlar arasında etkileşme olur. • Ferromanyetik malzemelerde mıknatıslanma etkisi kuvvetlidir. • Ferromamyetik malzemeler manyetik bir alana maruz kaldıklarında kalıcı olarak mıknatıslanabilirler. • Örnek: Ni ve Co

11. Manyetiklik Türleri • Ferrimanyetik Malzemeler: • Farklı manyetik momente sahip malzemeler, atomik mıknatısları birbirlerine paralel olmayıp, birbirlerini yok etmeyecek şekildedirler. • Örnek: Manyetit(Fe3O4)+Ni karışımı

12. Manyetik Özelliklerin Ölçümü • Manyetik malzemelerin özellikleri malzemenin B-H histeresiz eğrisinden belirlenir. • Malzemeye H alanı uygulanır ve bunun sonucu olan B ölçülür. • Hc: Kalıcı manyetikliği yoketmek için ters yönde uygulanması gereken manyetik alandır.

13. Elektromanyetik Mıknatıslanma ve Manyetik Malzemeler • Manyetik malzemeler aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi yok edici kuvvet (Hc) özelliklerine göre sınıflandırılabilir.

14. Yumuşak Manyetik Malzemeler • Kolay manyetikleşirler. • Manyetiklikleri kolay giderilir. • Manyetik geçirgenlikleri yüksektir. • Kalıcı manyetiklikleri düşüktür. • Yok edici manyetik alan kuvvetleri küçüktür. Hc < 1000 A/m

15. Yumuşak Manyetik Malzemeler • Demir, metal türü yumuşak manyetik malzemedir. • Elektrik motoru • jeneratör • trafo • elektromıknatısların çekirdekleri • yumuşak manyetik malzemelerden yapılır. Hc < 1000 A/m

16. Yumuşak Manyetik Malzemeler

17. Orta Manyetik Malzemeler • Orta manyetik malzemeler manyetik kayıt ortamlarında kullanılırlar. • 10000<Hc<100000

18. Sert Manyetik Malzemeler • Kalıcı manyetiklikleri yüksektir. • Yok edici manyetik alan kuvvetleri büyüktür. • Histerezis eğrileri yüksek ve geniştir. Hc >50000 A/m

19. Sert Manyetik Malzemeler • Endüstride kullanılan en önemli sert ferromanyetik malzeme alnico alaşımlarıdır. (% 50’si Fe, %50’si de Al, Ni, Co, ve Cu). • Kullanım alanları: • Hoparlör • Video kayıt cihazı • TV Hc >50000 A/m

20. Sert Manyetik Malzemeler

21. Manyetikliği Etkileyen Etkenler • 1. SICAKLIK: Malzemelerdesıcaklık arttıkça manyetiklik özelliği azalır. Kritik bir sıcaklığa erişilince manyetik özellik kaybolur. Bu sıcaklığa “Curie sıcaklığı” denir. (Demirin Curie sıcaklığı 770 ˚C, nikelinki 35 ˚C ‘dir. )

22. Manyetikliği Etkileyen Etkenler • 2. İÇ YAPISAL ETKENLER: • Kristal türü, distorsiyonlar gibi iç yapı kusurları manyetikliği önemli ölçüde etkiler.

23. Manyetikliği Etkileyen Etkenler • 3. MEKANİK ETKİ: • Manyetik hale gelmiş bir malzemede manyetik momentler birbirlerine paralel durumdadır. Çarpma uygulanacak olursa manyetik momentlerin yönleri rasgele dağılır ve manyetiklik kaybolur.

24. Manyetik Kayıt Ortamları • Teyp, video, kamera kasetleri, floppy disk ve harddisk gibi malzemeler manyetik kayıt ortamı elemanlarıdır. • Teyp ve video kasetleri ses ve görüntü kaydı için kullanılan analog kayıt ortamlarıdır. • Diskler ise ses uygulamalarında ve bilgisayarında veri depolama işlemi için kullanılan dijital kayıt ortamlarıdır.

25. Manyetik Kayıt Ortamları • Disk ya da kaset üzerinde çok sayıda gözle görülmeyen küçük manyetik izler (track) vardır.

26. Manyetik Kayıt Ortamları • Teyp Kasetleri • Teyp kasetlerinin yüksek kapasiteli olmaları avantaj oluştururken sıralı erişimli bir kayıt ortamı olmaları dezavantajdır. • Yani teyp kasetlerinin başındaki veya sonundaki bilgiye ulaşmak için ileri/geri sardırma gerekir. • Teyp kasetlerinin bilgi depolama kapasiteleri 600 MB ile 200 GB arasındadır.

27. Manyetik Kayıt Ortamları • Floopy Diskler • Floppy diskler kaset bantları ile aynı malzemeden yapılmıştır. • Ancak şekil itibarı ile teyp kasetleri gibi şerit şeklinde olmayıp yassı disk şeklindedir. • Teyp kasetlerinin aksine bilgiye doğrudan erişilebilir. • Ödev 1: Harddiskler ile kasetler arasındaki farklar nelerdir?

28. Manyetik Kayıt Ortamları

29. Kalıcı Mıknatıslar • Bu mıknatıslar hiçbir manyetik alan yardımı olmaksızın kullanılmak üzere yapılmışlardır. • Kalıcı (sert) mıknatıslar ilk başta manyetik alan yardımıyla mıknatıslanırlar ve bu özelliklerini devam ettirirler. • Kalıcı Mıknatıs Çeşitleri: • Çelik: Karbon, alaşım ve paslanmaz türde çeşitleri vardır. • Alniko: Alüminyum, Nikel ve Kobaltın demir esasıyla karıştırılması ile elde edilir. • Ferrit: Fe2O3 ihtiva eder. Manyetik özellikleri çok kolay bir biçimde kullanılmasını mümkün kılar.

30. Ödev 2: Elektromanyetik Işımanın Zararları ve Elektromanyetik Alanın İnsan Vücuduna Etkileri