فیزیک درس زندگی

مواد مغناطیسی

آهنربا بعضی از فلز­ها، و نه همه­ی آن­ها، را جذب می­کند.  آهن، نیکل،کبالت و انواع فولاد جذب آهنربا می­شوند اما فلز­های زیادی (مانند مس، آلومینیم، برنج، طلا، روی، نقره و سرب) وجود د ارند که آهنربا آن­ها را جذب نمی­کند.

موادی که جذب آهنربا می­شوند خود قابل تبدیل به آهنربا هستند. اگر یک سوزن فولادی را در مجاورت یک آهنربا قرار دهید، حتی پس از دور شدن آهنربا ،می بینیدکه سوزن نیز آهنربا شده است. میخ هم در مجاورت آهنربا خاصیت آهنربایی پیدا می­کند اما با دور شدن آهنربا این خاصیت را از دست می­دهد. فولاد خاصیت آهنربایی را در خود نگه می­دارد اما آهن این خاصیت را نگه نمی­دارد. آهنرباهایی که خاصیت مغناطیسی خود را نگه می­دارند، آهنرباهای دائمی نامیده می­شوند. اغلب این آهنرباها از فولاد، یا آلیاژهای فلزات یا موادی به نام فریت ساخته شده­اند. می­توان آهنربا را به شکل میله، نعل اسب یا حلقه ساخت.

قطب­های آهنربا

به نظر می­آید که نیروهای وارد از آهنربا بر اجسام، از دو نقطه­ی واقع در دوسر آهنربا سرچشمه­ می­گیرند. این دو نقطه را قطب­های آهنربا می نامند. یکی از آن­ها قطب شمال و دیگری قطب جنوب است. هر گاه قطب شمال دو آهنربا را بر هم نزدیک کنند بر هم اثر دافعه ایجاد می­کنند. اما قطب شمال یک آهنربا، قطب جنوب آهنربای دیگر را جذب می­کند.  هرگاه قطعه­ای آهن یا فولاد را وارد میدان مغناطیسی یک آهنربا کنند، چنان آهنربا می­شود که قطب­های آن مخالف قطب­های آهنربای اصلی باشد؛ و به همین دلیل این دو آهنربا همدیگر را جذب می­کنند .

هیچ­ کس به یقین طرز کار آهنربا را نمی­داند. دانشمندان فکر می­کنند در موادی مانند آهن و فولاد، هر اتم یک آهنربای ظریف است. در حالت عادی این آهنربا­ها در جهت­های مختلف امتداد دارند و اثر یکدیگر را خنثی می­کنند. اما وقتی ماده­ای مغناطیسی شد اتم­های آن در یک جهت معین پشت سر هم مرتب می­شوند و ماده به یک آهنربای بزرگ تبدیل می­شود.

*روی، جذب آهنربا نمی­شود. ظروف رویی به این دلیل جذب آهنربا می­شوند که در آن­ها فولاد وجود دارد. فقط پوشش نازکی از روی، ظرف را پوشانیده است.

آهنربای الکتریکی

آهنربای الکتریکی از انواعی است که می­توان به دلخواه اثر آن را قطع و وصل کرد. این نوع آهنربا با پیچیدن رشته­ای سیم عایق دار به دور یک هسته­ی آهنی به دست می­آید. سپس از سیم یک جریان الکتریکی عبور می­دهند، که باعث آهنربا شدن آهن می­شود. با قطع جریان، خاصیت آهن­ربایی آهن نیز از بین می­رود. هرگاه هسته را به جای آهن، از فولاد بسازند، پس از قطع جریان نیز خاصیت آهنربایی را در خود نگه می­دارد. طرز ساختن آهنرباهای دائمی به همین ترتیب است.

از آهنربای الکتریکی برای جدا کردن آهن و فولاد از مواد دیگر در انبار­های قراضه­ی فولاد، و بیرون کشیدن براده­ی آهن از چشم مصدوم استفاده می­شود.

تاریخچه

یونانیان باستان از حدود 2500 سال پیش آهنربا را شناخته بودند. آن­ها می­دانستند که سنگ مغناطیسی آهن، آهنربای طبیعی است. رفتار خود زمین نیز مانند یک آهنربای بزرگ است و سنگ مغناطیسی آهن و آهنربا­های دیگر را جذب می­کند و به همین دلیل این آهنرباها میل دارند در امتدادهای یکسان قرار گیرند. قطب­نما با استفاده از همین نکته ساخته شد.

در 1820م [1199ه. ش.] هانس کریستین اورستد، دانشمند دانمارکی، کشف کرد که جریان الکتریکی بر آهنربا اثر می­گذارد. در دهه­ی 1830م [1210ه.ش.] مایکل فاراده کشف کرد که با حرکت دادن یک آهنربا در یک پیچک، می­توان در پیچک یک جریان الکتریسیته ایجاد کرد. این اولین باری بود که جریان برق بدون استفاده از باطری تولید شد. در نیروگاه­های امروزی نیز از همین ایده استفاده می­کنند.

*هرگاه آهنربایی را از وسط آویزان کنند سعی می­کند در راستای شمال- جنوب قرار گیرد. علت این امر جذب قطب­های آهنربا توسط  قطب­های آهنربایی زمین است. منظور از " قطب شمال "  آهنربا  "قطب جست و جو کننده­ی شمال"  آن، یعنی آن سر آهنرباست که رو به شمال می­ایستد.

*هر آهنربا در اطراف خود یک میدان مغناطیسی ایجاد می­کند. میدان، فضایی است که جذب و دفع در آن صورت می­گیرد. هر­گاه براده­ی آهن را روی قطعه مقوای نازکی بریزید که خود بر روی آهنربایی قرار دارد خطوط میدان مغناطیسی قابل مشاهده می­شود.

کاربردهای آهنربای برقی

(استفاده های الکترومغناطیس)

کاربردهای آهنربای برقی چیست؟

در پرتو ساخت میدان آهنربایی / حوزه مغناطیسی، بسیاری از دستگاه های مهم و مفیدی که اکنون در اختیار است، ساخته شدند. 

با آهنرباهای برقی می توان چیزهای فلزی سنگین وزن را از زمین بلند کرد. وقتی که جریان برق آهنربای برقی قطع شود، خاصیت آهنربایی آن هم از بین می رود و چیز فلزی رها

می شود.

از این نوع آهنربا، برای خُرد کردن خودروهای فرسوده و از کارافتاده استفاده می شود.

آهنربای برقی نه تنها برداشتن پاره های سنگین را آسان کرده، بلکه در هر دستگاهی که دارای یک مدار برقی است، به کار می رود. مانند زنگ اخبار برقی، موتور های برقی، تلگراف، آهنربای برقی، دینام، و ....

هرچند که از قدیم می گفتند نیروی یک آهنربا فقط تا مسافت معینی به کار می آید، ولی این مایکل فاراده بود که برای نخستین بار میدان های نیرو و خطوط نیرو را تشریح کرد. از آن پس چیزهای بسیاری مانند تلفن، رادیو و ... ساخته شدند.