İSTEMBİL

7.5 Manyetik Dipol Momenti ve Tork

Bir mıknatısın oluşturduğu manyetik alan çizgileri ile içerisinden elektrik akımı geçen bir halkanın oluşturduğu manyetik alan çizgileri kıyaslandığında birbirlerine çok benzedikleri görülür. Mıknatıs bir dipoldür yani iki kutupludur. O halde akım geçen halka için de bu benzerlikten manyetik dipol diyebiliriz. Şekil 7.5'te içerisinden I akımı geçen halka şeklinde bir teli düşünün. Bu telin manyetik dipol moment vektörü, $\vec{\mu}$,

$$ \vec{\mu} = I \vec{A} \hspace3em \\ \tag {7.5} $$

ile verilir. $I$ halkadan geçen akım, $\vec{A}$ ise büyüklüğü halkanın alanına eşit olan, yönü ise sağ kuralından elde edilen bir vektördür. Dört parmağınız akımın akış yönünü gösterirken baş parmağınızın gösterdiği yön $\vec{A}$ ve $\vec{\mu}$ vektörlerinin yönünü verecektir. Eğer $N$ sarımlı bir halkadan bahsediyor isek, dipol momenti

$$ \vec{\mu} = N\,I \vec{A} \hspace3em \\ \tag {7.6} $$

olacaktır.

Manyetik alan içerisinde bulunan bir manyetik dipole (akım geçtiğini hatırlayın) manyetik kuvvet etki edecektir. Genelde halkanın farklı bölgelerine etki eden manyetik kuvvetler birbirini götürür ve net kuvvet sıfır olur. Ancak bu kuvvetlerden dolayı dipole etki eden net bir tork olacaktır. Bu tork:

$$ \vec{\tau} = \vec{\mu} \times \vec{B} \hspace3em \\ \tag {7.7} $$

ile verilir. Elektrik motorlarının tamamen bu prensip üzerine çalışmaktadırlar.

Manyetik alan-manyetik dipol sisteminin potansiyel enerjisi ise;

$$ U= - \vec{\mu} \cdot \vec{B} \hspace3em \\ \tag {7.8} $$

Bu sistem için minimum enerji konfigürasyonu manyetik dipol momenti ile manyetik alanın aynı yönde olmasıdır. Bu şu demektir: Manyetik alan içerisine konulan bir dipol, manyetik alan ile aynı yönde olmak isteyecektir. Pusulaların iğneleride bir dipoldür ve hep aynı yönü göstermeleri tesadüf değildir.