ساخت آهن ربا — چگونه آهن ربا بسازیم؟ | از صفر تا صد

در این مطلب در مورد ساخت آهن ربا و روش‌های متداولی که برای ساخت آهن ربا استفاده می‌شود صحبت می‌کنیم. بدین منظور ابتدا آهن ربا، ویژگی‌ها و کاربردهای آن بررسی می‌شود و سپس به ساخت آهن ربا خواهیم پرداخت.

آهن ربا چیست؟

آهن ربا به هر ماده‌ای اطلاق می‌شود که قادر به جذب آهن و تولید یک میدان مغناطیسی خارج از خود باشد. در پایان قرن نوزدهم همه عناصر شناخته شده و بسیاری از ترکیبات آن‌ها از لحاظ مغناطیسی مورد آزمایش قرار گرفتند و تمام عناصری که خاصیت مغناطیسی داشتند مشخص شد.

فیلم آموزش فیزیک – پایه یازدهم در فرادرس

کلیک کنید

ویژگی‌های آهنربا

ناحیه اطراف آهنربا که رفتار مغناطیسی آن احساس می‌شود همان چیزی است که به عنوان میدان مغناطیسی شناخته می‌شود. خطوط میدان قابل مشاهده نیستند اما با خطوطی به صورت شماتیک نشان داده می‌شوند که جهت نیرویی را که در قطب شمال آهنربا در هر نقطه از طول آن وارد می‌شود را نشان می‌دهند.

نقطه‌ای از آهن ربا که نیروی جذب آهنربا در آن بیشتر است، همان چیزی است که به عنوان قطب آهنربا شناخته می‌شود.

هنگامی که یک گیره در وسط یک آهنربای میله‌ای قرار می‌گیرد، می‌بینید که این گیره بیشتر به سمت یک منطقه خاص از آهنربا جذب می‌شود. این ناحیه قطب آهنربا است و در آنجا بیشترین تأثیر مغناطیسی وجود دارد.

آهنربای میله‌ای دارای دو قطب است. زمانی که یک آهنربای میله‌ای را با طناب معلق کنید خواهید دید که یک طرف یا قطب آن به سمت شمال است و این در حالی است که قطب دیگر به سمت جنوب خواهد بود.

قطبی که به سمت شمال است قطب شمال نامیده می‌شود در حالی که قطبی که به سمت جنوب باشد به عنوان قطب جنوب شناخته می‌شود. مهمترین ویژگی‌ها آهنربا به صورت زیر است:

• قطب‌های همنام آهنربا یکدیگر را دفع می‌کنند.

• قطب‌های غیرهمنام آهنربا یکدیگر را جذب می‌کنند.

• هر آهنربا در اطراف خود میدان مغناطیسی دارد.
• میدان مغناطیسی اطراف آهنربا را با خطوط میدان نمایش می‌دهند.
• خطوط میدان از قطب شمال آهنربا خارج شده و به قطب جنوب آهنربا وارد می‌شوند.
• خطوط میدان یکدیگر را قطع نمی‌کنند.

• وقتی یک آهنربا را به صورت معلق در هوا نگه داریم آن قدر حرکت می‌کند تا قطب شمال آن در راستای قطب شمال جغرافیایی و قطب جنوب آن در راستای قطب جنوب جغرافیایی قرار گیرد.

نمایش میدان مغناطیسی آهنربا

آهن ربای میله ای را روی میز و بر روی یک کاغذ سفید قرار دهید و سپس براده‌های آهن را بر روی کاغذ بریزید. پس از چند لحظه خواهید دید که براده‌های آهن بر روی کاغذ طرحی ایجاد می‌کنند که مانند شکل زیر است.

می‌توان دید که بر اساس الگوهای ایجاد شده تجمع براده‌ها اطراف قطب‌های آهن ربا بیشتر است که نشان می‌دهد که میدان در قطب‌ها قوی‌تر است.

مواد مغناطیسی به چند دسته تقسیم می‌شوند؟

به طور کلی می‌توان مواد را از لحاظ خاصیت مغناطیسی به سه دسته تقسیم کرد. بر اساس آزمایشی که در اواخر قرن نوزدهم انجام شد و در آن بیشتر عناصر از لحاظ خاصیت مغناطیسی بررسی شدند مشخص شد که بیشتر عناصر خاصیت دیامغناطیس داشتند.

فیلم آموزش فیزیک 2 دانشگاه – جامع و با نکات کاربردی در فرادرس

کلیک کنید

این خاصیت به موادی اطلاق می‌شود که دارای نیروی دافعه ضعیف نسبت به هر دو قطب آهنربا هستند. بعضی از مواد مانند کروم خاصیت پارامغناطیسی را نشان می‌دادند. این مواد وقتی به مواد مغناطیسی نزدیک می‌شوند خاصیت مغناطیسی به ماده القا می‌شود با این حال این مغناطش با حذف آهنربا از بین می‌رود.

در این میان فقط سه عنصر آهن، نیکل و کبالت خاصیت فرومغناطیس را نشان دادند که به معنای قابلیت مغناطیسی دائمی است.

چگونه یک آهن ربا را قوی‌تر کنیم؟

آهنرباها طیف وسیعی از کاربردها را دارند که از این کاربردها می‌توان به چسباندن اجناس به یخچال، بلند کردن اشیای فلزی و بستن درب‌های کابینت اشاره کرد. بعضی از آهنرباها ممکن است به مرور ضعیف شده و دیگر کارایی سابق خود را نداشته باشند. متأسفانه همیشه راهی برای تقویت آهنربا وجود ندارد و با این وجود چند روش برای تقویت برخی از انواع آهن ربا وجود دارد که در اینجا به برخی از این روش‌ها اشاره می‌کنیم:

فیلم آموزش فیزیک – پایه یازدهم

کلیک کنید

1. آهنرباهای میله‌ای آهن: یک کاسه یا ظرف را با مقداری آب پر کنید. چیزی را پیدا کنید که روی آب شناور بماند، آهنربا را روی این جسم قرار دهید. آهنربا در آب می‌چرخد ​​تا جایی که به خاطر نیروی مغناطیسی قطب شمال آهنربا دقیقاً به سمت شمال و قطب جنوب آن به سمت جنوب بدون حرکت بماند. آهن ربا را با احتیاط از آب خارج کرده و روی یک سطح سخت (ترجیحاً چوبی) دقیقاً در همان موقعیت شمال و جنوب قرار دهید. یک سر آهنربا را بارها و بارها با چکش محکم ضربه بزنید. این نیرو می‌تواند دامنه‌های ریز مغناطیسی در میله را شل کند تا بتواند قدرت مغناطیسی اصلی خود را بازیابد.
2. آهنرباهایی که قدرت خود را از دست داده‌اند: گاهی اوقات می‌توانید آهنربایی را که شارژ اصلی خود را از دست داده شارژ کنید. یک آهنربای بسیار قوی پیدا کنید و آن را بارها و بارها روی آهنربایی که ضعیف شده است بمالید. آهنربای قوی مجدداً دامنه‌های مغناطیسی داخل آهنربا ضعیف را آرایش می‌کند.
3. انباشته شدن آهنربا: یک راه برای تقویت آهنرباهای ضعیف این است که تعداد زیادی از آن‌ها را روی هم قرار دهید. با این وجود یک مشکل بزرگ وجود دارد و آن این است که آهن رباها یکدیگر را در جهت مخالف جذب می‌کنند که باعث کاهش قدرت کلی آن‌ها می‌شود. اگر راهی برای نگه داشتن یا بستن این آهنرباها پیدا کنید، در این حالت آهنرباها در یک راستا قرار می‌گیرند و یک میدان مغناطیسی قوی‌تر ایجاد می‌کنند.

آهن ربا چگونه کار می‌کند؟

آهن ربا دارای قطب‌های شمال و جنوب است که به یکدیگر جذب می‌شوند. وقتی جسمی توسط آهن ربا جذب می‌شود باعث می‌شود قطب‌های شمال اتم‌های جسم در یک راستا قرار بگیرند. یک میدان مغناطیسی توسط نیروی تولید شده توسط اتم‌های همسو ایجاد می‌شود و بنابراین جسم و آهنربا جذب یکدیگر می‌شوند.

آهن ربا چه چیزی را می‌تواند جذب کند؟

آهن ربا می‌تواند فلزاتی مانند آهن و فولاد را به خود جذب کند. در واقع اگر آهنربایی را بسیار محکم به یک قطعه آهن یا فولاد بمالید آن قطعه فلز به طور موقت تبدیل به آهن ربا می‌شود. همچنین مس و طلا نیز جذب آهنربا می‌شوند.

چه موادی قوی‌ترین آهنربا را ایجاد می‌کنند؟

قوی‌ترین آهن ربا از آلیاژ آهن، بور و نئودیمیم ساخته می‌شود.

کاربردهای آهن ربا

در این قسمت کاربردهای آهنربا را به صورت اختصار توضیح می‌دهیم.

رایانه و الکترونیک

بیشتر رایانه‌ها دارای آهن ربا در ساختار داخلی خود هستند. این آهن رباها به کامپیوتر کمک می‌کنند تا بتواند داده‌ها را بر روی هارد ذخیره کند. آهنربای درون دستگاه به تغییر جهت ماده مغناطیسی روی دیسک سخت در بخش‌های مختلف که نشان دهنده داده‌های رایانه است کمک می‌کند.