Manyetostatik
Manyetostatik, sabit elektrik akımları ve kalıcı mıknatıslanma tarafından üretilen durağan manyetik alanları incelemektedir.
Tanım
Durağan (zamandan bağımsız) elektrik akımları ve statik mıknatıslanmadan kaynaklanan manyetik alanların, kuvvetlerin ve potansiyellerin incelenmesidir; bu inceleme Biot-Savart yasası ve eşdeğer olarak Ampère yasası ile manyetik alanın ıraksamasız (divergence-free) doğası tarafından yönetilmektedir.
Kapsam
Manyetostatik, elektromanyetizmanın, durağan akımlar veya statik mıknatıslanma tarafından üretilen ve zamanla değişmeyen manyetik alanlarla ilgilenen bir dalıdır. Biot-Savart yasası, Ampère'in çevre yasası, manyetik vektör potansiyeli, akımlar ve dipoller üzerindeki manyetik kuvvetler ve torklar ile manyetik malzemelerin tepkisini kapsamaktadır. Tam elektrodinamiğe ait olan zamanla değişen alanları ve indüksiyonu dışarıda bırakmaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Belirli bir durağan akım dağılımı hangi manyetik alanı üretmektedir?
- Manyetik kuvvetler ve torklar akımlar ve manyetik dipoller üzerinde nasıl etki etmektedir?
- Neden manyetik yük bulunmamaktadır ve bunun sonuçları nelerdir?
- Malzemeler mıknatıslanmayı nasıl kazanmakta ve değiştirmektedir?
Anahtar kavramlar
- manyetik alan
- durağan akım
- Biot-Savart yasası
- Ampère yasası
- manyetik vektör potansiyeli
- manyetik dipol
- geçirgenlik
- Lorentz kuvveti
Temel kuramlar
- Biot-Savart law
- Her akım elemanı, hem akım yönüne hem de alan noktasına olan çizgiye dik bir manyetik alan katkısı sağlamakta ve mesafenin ters karesiyle azalmaktadır; devre üzerinde entegrasyon, toplam alanı vermektedir.
- Ampère's circuital law
- Kapalı bir döngü etrafındaki manyetik alanın çizgi integrali, çevrelenen akım çarpı geçirgenliğe eşit olup, simetrik akım geometrileri için Gauss yasasının manyetostatik karşılığını sağlamaktadır.
- Absence of magnetic monopoles
- Hiçbir izole manyetik yük gözlemlenmemiştir, bu nedenle manyetik alan ıraksamasızdır (divergence-free) ve alan çizgileri kapalı döngüler oluşturmaktadır; bu durum, alanın bir vektör potansiyelinin rotasyonu (curl) olarak yazılmasına olanak tanımaktadır.
Klinik önem
Manyetostatik, elektromıknatısların, manyetik rezonans görüntüleme (MRI) alan tasarımının, elektrik motorları ve jeneratörlerin, manyetik veri depolamanın ve plazma ile hızlandırıcı fiziğindeki manyetik hapsin temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
Ørsted'in 1820'de bir akımın pusula iğnesini saptırdığını keşfetmesi, elektriği manyetizma ile ilişkilendirmiştir. Aylar içinde Biot ve Savart bir akımın alanını ölçmüş, Ampère ise akımlar arasındaki kuvvet yasasını ve çevre yasasını formüle ederek manyetostatiği nicel bir bilim olarak kurmuştur.
Öne çıkan isimler
- Hans Christian Ørsted
- André-Marie Ampère
- Jean-Baptiste Biot
- Félix Savart
İlgili konular
Temel eserler
- jackson1998
- griffiths2017
- purcell2013
Sıkça sorulan sorular
- Manyetostatikte neden manyetik monopollar bulunmamaktadır?
- Hiçbir izole manyetik yük tespit edilmemiştir, bu nedenle manyetik alan çizgilerinin kaynakları veya yutakları yoktur ve her zaman kendi üzerlerine kapanmaktadır; bu durum, manyetik alanın sıfır ıraksamaya (divergence) sahip olmasıyla ifade edilmektedir.
- Ampère yasası Gauss yasasına nasıl benzemektedir?
- Her ikisi de diferansiyel bir alan yasasını uygun bir integral ilişkiye dönüştürmektedir; Gauss yasası elektrik akısını çevrelenen yüke bağlarken, Ampère yasası manyetik alanın sirkülasyonunu çevrelenen akıma bağlamakta ve her biri simetrik problemleri basitleştirmektedir.