Okunma: 2337 kez

P1 ve P2 : manyetik kutupların büyüklüğü (şiddeti)
r : kutuplar arasındaki uzaklık (cm)
r1 : yönü P1’den P2’ye doğru olan birim vektör.
(P1 kutbu etki eden, P2 kutbu etkilenen kutup olarak düşünülmüştür)
F : P2 kutbu üstüne etki eden manyetik kuvvet (büyüklüğü “din” olarak)
: Manyetik kutupların içinde bulunduğu ortamın manyetik geçirgenliği (permeabilitesi). Havanın manyetik geçirgenliği
= 1.0000004  1.0

Coulomb kanununun kullanılışı ile ilgili bazı özellikler :
P1 ve P2 kutuplarının büyüklüğü (şiddeti) 1 emb ve kutuplar arasındaki uzaklık r=1 cm ise oluşacak F kuvvetinin büyüklüğü “1 din” dir.[Not: 1 din’lik bir kuvvet; 1 gr’lık bir kütleye 1 cm/s2’lik ivme kazandırabilen kuvvetin büyüklüğüdür].
Kutuplar benzer işaretli ise F kuvveti itici bir kuvvete (bu durumda F kuvvetinin işareti pozitif olur), kutuplar zıt işaretli ise F kuvveti çekici kuvvete (bu durumda F kuvvetinin işareti negatif olur) karşı gelir.
Çok önceleri yapılan kabule göre; bir kutup yerin kuzey manyetik kutbu tarafından çekiliyorsa “+” işaretli, itiliyorsa “-” işaretlidir.
NOT: Manyetik kutuplar doğada hiç bir zaman yalnız başlarına bulunmazlar, muhakkak suretle, biri negatif diğeri pozitif işaretli iki kutup bir mıknatıs oluşturacak biçimde bir araya gelirler. Bu bakımdan Coulomb kanunu manyetik kutuplar halinde şöyle bir kabul yapılmış olur.
İki adet çok uzun çubuk mıknatısın birer kutbunu, mıknatısların boyuna göre çok kısa olan bir uzaklıkta karşı karşıya getirelim. Bu durumda, birbirine yakın kutuplar arasındaki etki Coulomb kanunun ile ifade edilebilir. Mıknatısların diğer kutuplarının gözönüne alınan kutuplar üzerindeki etkisi böylece ihmal edilmiş olmaktadır.
→1.2 MANYETİK ALAN ŞİDDETİ (cgs-emb)
Uygulamada bir kutbun kendisinden uzak bir noktada oluşturduğu manyetik çekme veya manyetik itme kuvveti yerine, kutbun sözü edilen noktada oluşturduğu manyetik alanın şiddetini kullanmak daha uygun olmaktadır. Uygulamada alan şiddetini hesapladığımız noktada aletimiz vardır ve aletler alanın şiddetini ölçecek biçimde düzenlenmiştir.
Bir kutbun bir noktada oluşturduğu manyetik alanın şiddeti, o kutbun göz önünen alınan noktada bulunduğu varsayılan “+1” şiddetindeki bir kutba uyguladığı çekme veya itme kuvvetinin büyüklüğü olarak tanımlanır. Manyetik alan vektörünün H ile gösterirsek;

olur. Bu bağıntıya göre en genel halde P1 şiddetindeki bir kutbun, P2 şiddetindeki diğer kutbun bulunduğu noktada doğuracağı manyetik alanın şiddeti; bağıntısı ile ifade edilebilir.
emb (cgs) birimler sisteminde alan şiddeti birimi din/birim kutup = Oersted dir. Hal böyle olmakla birlikte Oersted (kısa yazılışı Oe) gerek yermanyetik alanı ile ilgili ölçmeler için ve gerek manyetik prospeksiyon ölçmeleri için genel olarak büyük bir alan şiddetini tanımlar.

Bu nedenle uygulamada manyetik alan şiddeti birimi olarak Gamma () kullanılır. Uzun yıllar önce araştırmacılar yaptıkları bir kabulle 1.0 Oe şiddetindeki bir manyetik alanın 105 ’ya eşit olduğunu kabul etmişlerdir. Bu duruma göre yeryüzünde bir noktada 0.497 Oe’lik bir alan ölçülmüşse, aynı alan  cinsinde 49700  olarak ifade edilir.
Manyetik alan şiddeti cgs-emb sisteminde, hepsi birbirine eşit olan aşağıdaki birimlerle ifade edilebilir:

Din / birim kutup,
Oersted,
1 cm2’ lik yüzeyden geçen kuvvet çizgisi sayısı,
cm2 başına Maxwell (Maxwell, cgs-emb sisteminde manyetik akı birimidir).
MANYETİK MOMENT (cgs-emb)
“+P” ve “-P” şiddetinde kutuplara sahip ve kutupları arasındaki uzaklık “2L” olan bir çubuk mıknatısın manyetik momenti
bağıntısı ile verilir. “r1” birim vektör olup yönü “-P” kutbundan “+P” kutbuna doğrudur. Anlaşılacağı gibi cgs-emb sisteminde manyetik momentin birimi “kutupşiddeti x cm” veya “kutup - cm” dir.
Büyüklüğü M=(2L).P olarak tanımlanan manyetik momentin yönü “-P” kutbundan “+P kutbuna doğrudur.
Mıknatıslanabilme özelliği olan her cismin, eşit büyüklükte, biri pozitif diğeri negatif iki kutbu olduğundan, manyetik moment gözönüne alınan cismin manyetik özelliklerini yansıtan bir temel fiziksel büyüklüktür. Dikkat edilirse, aynı manyetik moment değerine sahip mıknatıslar birbirinden çok farklı uzunluklara sahip olabilirler.
MANYETİK ALAN ŞİDDETİ VE MANYETİK MOMENT İÇİN “SI” BİRİMLERİ
Avrupa Arama Jeofizikçileri Birliği, Birimler ve Deyimler Komitesi (the Committee on Units and Nomenclature of the European Association of Exploration Geophysicists (EAEG)), kısaca SI (mksa) (systeme international) adı verilen uluslararası birim sisteminin kullanılmasını önerdi (1967), ancak; yeni birimler sistemi 1974’den sonra kullanılmaya başlandı. SI (mksa) veya kısaca SI birimler sisteminde temel fiziksel büyüklükler “metre-kilogram-saniye-amper” dir.
Fizik bilgilerimize göre, bir iletkenden geçen elektrik akımı (Şekil 2) onu saran ortamda bir manyetik alan oluşturmaktadır. Bu manyetik alanın şiddeti, amper kanunu veya bazen Biot-Savart kanunu adı verilen bir bağıntı ile ifade edilmektedir.
Bağıntı kullanılırken “L” ve “r” metre olarak, i (akım şiddeti) amper olarak alınacaktır. Bağıntıya dikkat edilirse H alanı iletkenin L uzunluktaki kısmından akan akımın bir sonucudur. Eğer “L” uzunlukta bir iletkenden geçen “i” şiddetteki akımın bir “A” noktasında oluşturduğu manyetik alanın (H) şiddeti hesaplanacaksa yukarıdaki ifadenin L ye göre entegrali alınacak demektir. Oluşacak H alanının SI sistemindeki fiziksel boyutu “amper / metre” dir. Bu şiddetteki bir manyetik alan, cgs-emb’de 410-3 Oersted şiddetindeki alana karşılık gelmektedir (1.0 a/m = 410-3 Oe = 0.0126 Oe veya 1.0 Oe = 79.6 a/m).
“I” şiddetinde elektrik akımı taşıyan bir
iletkenin “L” uzunluğundaki bir parçasının,
kendisinden r uzaklıkta oluşturduğu manyetik
alan (H).
Birim sistemlerinde birim şiddetteki manyetik alan, bir birimlik kutba bir birimlik kuvvet uygulayan alanın büyüklüğü olarak tanımlanır. SI sisteminde kutup şiddeti birimi “Amper/metre”, kuvvet birimi “Newton”, alan şiddeti birimi “Tesla (T)” dır.
Bu tanımlara göre; bir “Tesla”, bir amper/metre büyüklüğündeki kutba, bir newton’luk kuvvet uygulayabilen manyetik alanın büyüklüğüdür. Tesla’nın alt birimi “nanoTesla (nT)” olup, 1 nT = 10-9 T’dir.
Bir Tesla şiddetindeki alan, cgs-emb sisteminde 104 Gauss şiddetindeki alana eşittir. Bildiğimiz gibi, Gauss’un alt birimi “” olup, 1 Gauss = 105  olduğundan
1 T = 104 G = 109 
10-9 T = 1 nT = 1 
buluruz.
Şimdi SI sisteminde manyetik momentin nasıl tanımlandığını açıklamaya çalışalım. Eğer iletken bir tel, bir düzlem üzerine bir çember oluşturacak biçimde serilmişse, çemberden geçen “i” akımının oluşturduğu alan, çemberin merkezine, manyetik momenti çember düzlemine dik olacak biçimde yerleştirilen bir dipolün oluşturduğu manyetik alana benzer. Bu durumda, SI sisteminde dipol momentinin fiziksel boyutu “Amper-metre2” dir. SI sistemindeki bir amper-metre2’lik dipol momenti cgs-emb sisteminde “1010 kutup-cm” lik dipol momentine eşittir.
MANYETİK AKI
Bir madde manyetik alan içine konduğunda (Şekil 3), manyetik alan kuvvet çizgileri madde içinden de geçer. Bu işlem uygulamada madde içinde “manyetik akı oluşturuldu” şeklinde ifade edilir.
Şekil 3. Aynı geometrik şekle, farklı manyetik özelliklere sahip maddelerin
aynı bir manyetik alanın kuvvet çizgilerinde neden olduğu lokal değişimler.
Manyetik akı “”simgesi ile gösterilir. Manyetik alan kuvvet çizgilerinin maddeden çıktığı yerde, kütlenin manyetik alan kuvve çizgilerine dik doğrultudaki kesiti “A” ise, manyetik akı yoğunluğu (B bağıntısı ile verilir.
“cgs-emb” Sisteminde manyetik akı birimi “maxwell” (Mx), SI (mksa) birimleri sisteminde manyetik akı birimi “Weber” (Wb) olup “1 Weber = 108 Maxwell” [1 Wb = 108 Mx] dir.
MANYETİK GEÇİRGENLİK (MANYETİK PERMEABİLİTE)
cgs-emb sisteminde manyetik geçirgenlik şöyle tanımlanabilir: manyetik alan içine konulan bir maddenin içinde manyetik alan doğrultusuna dik 1 cm2’lik yüzeyden geçen kuvvet çizgileri sayısının havada 1cm2 lik yüzeyden geçen kuvvet çizgileri sayısına oranı. Manyetik geçirgenlik “” simgesi ile gösterildiğinden, yukarıdaki tanıma göre;

yazılabilir. Burada “A”, maddenin manyetik alana dik doğrultudaki kesiti, H ise dış alanın şiddetidir (yani; hava içinde manyetik alan doğrultusuna dik 1 cm2’lik yüzeyden geçen manyetik alan kuvvet çizgilerinin sayısı). Mıknatıslanabilen bir madde içinden geçen manyetik kuvvet çizgilerine, havaya göre daha az direnç gösterir: m>1 ise madde paramanyetik, m>>1 ise madde ferromanyetik veya ferrimanyetiktir.
Yukarıdaki eşitlik B=H şeklinde de yazılabilir; yani bir manyetik alan (H) içinde bulunan maddenin manyetik akı yoğunluğu (B=/A), maddenin manyetik geçirgenliği ile dış alanın şiddetinin çarpımına eşittir. İleride görüleceği gibi bir maddenin manyetik geçirgenliği dış alanın şiddetine bağlı olarak değişir. cgs-emb Sisteminde manyetik geçirgenliğin boyutu “Gauss/Oersted” dir. Boşluğun manyetik geçirgenliği (o)
o = 4p10-7 Weber / Amper-metre
= 12.57 -7 Weber / Amper-metre
= 12.57 7 Henry / metre
= 1Gauss / Oersted.
Dış alanın şiddeti, o maddeye ait belirli bir alan şiddetine doğru arttırıldıkça, endüksiyon mıknatıslanmasının şiddeti de artar. Dış alan, maddenin içinde var olduğunu düşünebileceğimiz, yönlenme bakımından farklı direnme gücüne sahip dipollerin kendi yönünde dizilmelerini sağlar. Mıknatıslanma şiddeti (bazen manyetik polarizasyon şiddeti olarak da adlandırılır) J vektötü ile gösterilir. J vektörünün büyüklüğü, cismin birim hacmi başına düşen manyetik momentinin büyüklüğüne eşittir. Öyleyse

yazabiliriz. J vektörünün yönü ve büyüklüğü madde içinde her noktada aynı ise, madde “Üniform olarak mıknatıslanmıştır” denir.

MIKNATISLANMA ŞİDDETİ
Mıknatıslanma özelliği olan bir madde bir dış alan içine konduğunda “endüksiyon mıknatıslanması (etki ile mıknatıslanma) adı verilen bir mıknatıslık kazanır. İndüksiyon mıknatıslığının yönü dış alanın yönü ile aynıdır.
Doğada mıknatıslanma özelliği olan kütlelerin (kayaçların) teorik anlamda, üniform mıknatıslığından söz etmek çok güçtür. Genellikle bir kayaç kütlesi içinde değişik yörelerde J vektörünün şiddeti değişir; değişiklik daha küçük oranlarda da olsa J vektörünün yönünde de görülür. Hal böyle olmakla birlikte;
Yeraltında ve yeryüzünde bulunan bir kayaç kütlesinin çeşitli kısımlarında J vektörünün yön ve şiddetindeki değişimleri bilmediğimizden ve,
J vektörünün değişimlerinin bilinmesi halinde dahi, hesaplamalar çok karmaşık ve uygulanması güç olduğundan
bazı hataların yapılmış olacağı önceden kabul edilerek kayaç kütlesinin üniform mıknatıslandığı kabul edilir.
“” yoğunluklu, mıknatıslanabilen bir maddenin birim kütlesi başına düşen mıknatıslanma şiddetine “spesifik mıknatıslanma şiddeti” denir. Spesifik mıknatıslanma şiddeti J ile gösterilirse, mıknatıslanma şiddeti ile spesifik mıknatıslanma şiddeti arasında aşağıda verilen ilişki vardır:
Görüldüğü gibi ileride geliştireceğimiz bağıntılarda ve bu bağıntıları kullanarak yapacağımız hesaplamalarda, mıknatıslanma veya spesifik mıknatıslanma şiddetlerinden hangisinin kullanıldığı önemli değildir; sonuçlar bir sabit sayı kadar (1/) farklı olacaktır. Mamafih jeofizik prospeksiyonda genellikle mıknatıslanma şiddeti (J) kullanılır.
SI sisteminde manyetik moment birimi “amper-metre2” olduğundan J’nin birimi
olur. cgs-emb Sisteminde manyetik moment birimi “kutup-santimetre” olduğundan J’nin birimi

bulunur. Önceleri değindiğimiz gibi SI sisteminde “1 amper-metre2” lik dipol momenti cgs-emb sisteminde “1010 kutup-santimetre” lik dipol momentine eşit olduğuna göre bulunur.

MANYETİK DUYARLIK (SUSEPTİBİLİTE)
Manyetik duyarlık “k” simgesi ile gösterilir ve maddenin, bir dış alan içinde mıknatıslanma kazanabilme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Bir kütlenin birim hacmi içinde bulunan dipoller, şiddeti yavaş yavaş arttırılan dış alan yönüne ne kadar çok sayıda ve çabuk yönelebilirse kütlenin manyetik duyarlığı o ölçüde büyük olur. Manyetik duyarlık, H ve J sırası ile dış alanın ve mıknatıslanmanın şiddetini göstermek üzere;
bağıntısı ile tanımlanır; gerek SI ve gerek cgs-emb sisteminde boyutsuz bir büyüklüktür. Bir maddenin SI birimler sisteminde belirlenen manyetik duyarlığı “k”, cgs-emb sisteminde belirlenen manyetik duyarlığı “k¢” ise bu iki skaler büyüklük arasında ilişkisi vardır.
Manyetik duyarlık, manyetik prospeksiyon yönteminde yer içinde yanal ve düşey doğrultuda değişimini araştırdığımız temel fiziksel parametredir. Yeraltında bulunan ve farklı büyüklükte manyetik duyarlığa sahip kütleler yeryüzünde ölçtüğümüz manyetik anomalilere neden olurlar.
Bu anomalilerin nedeni, kütlelerin sahip olduğu kalıcı mıknatıslanma ile kütlelerin yermanyetik alanı içinde bulunmaları nedeniyle kazandıkları endüksiyon mıknatıslanmasıdır. Endüksiyon mıknatıslanmasının şiddeti (Jend)
bağıntısından bulunur. Ancak de verilen manyetik histerizisin incelenmesinden anlaşılacağı gibi, aynı bir madde için uygulanan alan şiddeti değiştikçe farklı mıknatıslanma şiddetleri ölçüleceğinden farklı manyetik duyarlık değerleri elde edilecektir. Manyetik prospeksiyon açısından bakıldığında bu manyetik duyarlık değerleri arasında “H” alanının çok küçük değerlerine karşı gelen duyarlık değeri önemlidir.

Yer manyetik alanının ortalama şiddeti 0.5 Oe olduğundan ve yeraltında bulunan kütleler böyle zayıf bir dış alan içinde endüksiyon mıknatıslanmalarını kazandıklarından bizim kullanacağımız duyarlık değeri manyetik histerizis eğrisinin 1.0 Oe gibi düşük değerlerine karşı gelen kısmından hesaplanmalıdır.
Kalıcı mıknatıslık kazanabilen ferromanyetik ve ferrimanyetik maddelere özgü histerizis eğrisi. Jeofizik çalışmaları için maddenin yermanyetik alanına yakın şiddetteki dış alanda sahip olduğu manyetik duyarlık önemlidir.
Uygulamada sık karşılaşılan bazı kayaçların SI sistemine göre belirlenmiş manyetik duyarlıkları verilmiştir. Manyetik duyarlığın cgs-emb sistemindeki karşılığını bulmak için çizelgedeki değerler 4 (=12.56)’ya bölünmelidir.Verilen “ortalama değerlerin” karşılaştırılmasından anlaşılacağı gibi en düşük manyetik duyarlığa sahip kayaçlar sedimanter kayaçlar olup onları büyüklük sırasına göre metamorfik kayaçlar, asidik ve bazik bileşimli mağmatik kayaçlar izlemektedir. Dolayısıyla söz konusu kayaçlar yer manyetik alanı içinde endüksiyonla mıknatıslık kazandıklarında (Jend=kH) yeryüzünde oluşacak en şiddetli manyetik anomaliler bazik mağmatik kayaçlara ait olacaktır.

Etiketler:  

Bilimler
Fizik
Coloumb Kanunu

Sadece kayıtlı kullanıcılar yorum yazabilirler.
Lütfen hesabınıza giriş yapınız veya kayıt olunuz.

---