آهن ربا چیست؟ | عملکرد، انواع و نحوه ساخت — به زبان ساده

در این مطلب از مجله فرادرس در مورد آهن ربا خواهید آموخت. همچنین انواع آهن ربا را از نظر شکل و قدرت مغناطیسی آن بررسی می‌کنیم و کاربردهای آهنربا در زندگی روزمره را معرفی خواهیم کرد. در نهایت با سه روش مختلف ساخت یک آهنربا آشنا می‌شوید. اگر شما دوست دارید با آهن ربا و عملکرد آن آشنا شوید خواندن این نوشتار را از دست ندهید.

آهن ربا چیست؟

آهنربا به هر ماده‌ای گفته 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 نظر خاصیت مغناطیسی مورد آزمایش و بررسی قرار گرفتند و مشخص شد که همه آن‌ها دارای خاصیت مغناطیسی هستند.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش فیزیک در فرادرس

کلیک کنید

بیشتر این عناصر دارای خاصیت دیامغناطیس بودند ویژگی که سبب می‌شود تا یک نیروی دافعه ضعیف در هر دو قطب آهنربا مشاهده شود. برخی از مواد مانند کروم از خود خاصیت پارامغناطیسی نشان دادند زیرا با نزدیک کردن آن‌ها به یک آهنربا مغناطشی ضعیف در آن‌ها القا می‌شد که این مغناطش با حذف آهنربا از بین می‌رود. فقط سه عنصر آهن، نیکل و کبالت خاصیت فرومغناطیس را نشان دادند به این معنا که دارای خاصیت مغناطیسی دائمی بودند.

در نهایت باید گفت آهنرباها اجسامی هستند که میدان‌های مغناطیسی تولید می‌کنند و فلزاتی مانند آهن، نیکل و کبالت را جذب می‌کنند. خطوط نیروی میدان مغناطیسی از قطب شمال این آهنرباها خارج شده و به قطب جنوب آن وارد می‌شوند. آهنرباهای دائمی یا سخت دائماً میدان مغناطیسی خود را ایجاد می کنند. آهنرباهای موقت یا نرم در حالی که در یک میدان مغناطیسی هستند و مدت کوتاهی پس از خروج از میدان ، میدان های مغناطیسی تولید می کنند. آهنرباهای الکتریکی فقط زمانی که برق از طریق سیم پیچ آنها عبور می‌کند میدان های مغناطیسی تولید می‌کنند.

آهن ربا چه زمانی کشف شد؟

آهن رباها یکی از قدیمی‌ترین مواد شناخته شده در جهان هستند. امروزه دانشمندان و مخترعین به روش‌های خلاقانه و نو برای استفاده و تولید آهن ربا در زندگی روزانه روی آورده‌اند. آهن ربا ماده‌ای بسیار قدیمی است، داده‌هایی وجود دارد که نشان می‌دهد تقریباً 4000 سال پیش چوپانی به نام مگنس در حالی که دستکش‌های فلزی و پاشنه‌های آهنی کفشش به تکه سنگ سیاهی چسبیده بوده است گوسفندان خود را هدایت و راهنمایی می‌کند. آن سنگ سیاه بعدها به نام مگنتیت شناخته شد و بررسی‌ها نشان داد که حاوی سنگ لودستون است. از آن زمان استفاده ما از آهن ربا به صدها روش مختلف توسعه یافته است.

آهن ربا و قدرت آن

درست است که استفاده از آهنربا به قرن‌ها پیش بازمی‌گردد اما در طول قرن 20 بود که با کمک دانشمندان بیشتر آهن ربا و ویژگی‌ها و خصوصیات آن بیشتر درک شد. پیش از این آهن ربا بیشتر به عنوان ماده‌ای ماوراء الطبیعه یا مرموز بود و هیچ کس نمی‌دانست چگونه و چرا کار می‌کند و چرا باعث جذب مواد مغناطیسی می‌شود.

با گذشت زمان و با شناخت بیشتر میدان‌های مغناطیسی دانشمندان رابطه بین آهن ربا و پدیده‌های مختلف را بیشتر درک کردند و توانستند آن را بسط و گسترش دهند.

هنگام انجام یک آزمایش «هانس کریستین اورستد» (Hans Christian Oersted) فیزیکدان و شیمیدان، متوجه شد که یک سوزن قطب نمای مغناطیسی در حضور میدان الکتریکی حرکت می‌کند و از انجام این آزمایش نتیجه گرفت که الکتریسیته و مغناطیس به هم مرتبط هستند.

کشف او مورد استفاده و توجه بسیاری از دانشمندان و مخترعان مانند «نیکولا تسلا» (Nikola Tesla) و «توماس جفرسون» (Thomas Jefferson) برای تولید دستگاه‌های الکتریکی قرار گرفت. اکنون ، اکثر دستگاه‌هایی که امروزه استفاده می‌کنیم مانند تلویزیون، مخلوط کن، تلفن و غیره از الکترومغناطیس و کشف اورستد استفاده می‌کنند.

انواع آهنربا چیست؟

آهنرباها را می‌توان از جنبه‌های مختلف دسته بندی کرد. اما به صورت کلی هفت دسته آهنربا وجود دارد که عبارتند از:

• بور آهن نئودیمیم (NdFeB) - آهن ربا دائمی
• کبالت ساماریوم (SmCo) - آهن ربا دائمی
• آلنیکو - آهن ربا دائمی
• آهنرباهای سرامیکی یا فریتی - آهن ربا دائمی
• آهنرباهای موقت - در حضور یک میدان مغناطیسی خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کنند.
• الکترومگنت - با عبور جریان الکتریکی از سیم پیچ با هسته فلزی ایجاد می‌شوند.
• ابررساناها - ساخته شده از سیم پیچ آلیاژهای فلزی خاص و بدون هسته فلزی هستند.

انواع آهنرباها از نظر قدرت

تا همین اواخر تمام آهنرباها از عناصر یا آلیاژهای فلزی ساخته می شدند. این مواد آهنرباهایی با قدرت مغناطیسی مختلف تولید می‌کنند که چند مورد را در ادامه معرفی می‌کنیم:

• آهنرباهای سرامیکی مانند آهنرباهایی که در یخچال یا آزمایش‌های علوم دبستان استفاده می‌شوند. این آهنرباها حاوی اکسید آهن در یک کامپوزیت سرامیکی هستند. اکثر آهنرباهای سرامیکی که به آن‌ها آهنرباهای فریک نیز می‌گویند از استحکام خاصی برخوردار نیستند.
• آهنرباهای آلنیکو از آلومینیوم، نیکل و کبالت ساخته شده‌اند. این آهنرباها قوی‌تر از آهنرباهای سرامیکی هستند اما به اندازه آهنرباهایی که شامل دسته‌ای از عناصر معروف به فلزات خاکی کمیاب هستند قوی نیستند.
• آهنرباهای نئودیمیم حاوی آهن، بور و عنصر خاکی کمیاب نیتیمیم است.
• آهنرباهای کبالت ساماریوم، در این آهنرباها کبالت را با عنصر کمیاب خاکی یعنی ساماریوم ترکیب می‌کنند. در چند سال گذشته دانشمندان همچنین پلیمرهای مغناطیسی یا آهنرباهای پلاستیکی را کشف کرده‌اند. بعضی از این آهنرباها انعطاف‌پذیر و قالب‌پذیر هستند. با این حال برخی فقط در دمای بسیار پایین کار می‌کنند و برخی دیگر فقط مواد بسیار سبک وزن مانند براده های آهن را بلند می‌کنند.

انواع آهن ربا از نظر شکل

آهنرباها در اشکال و اندازه‌های مختلفی مانند دیسکی، کره‌ای، نعل اسبی و تعدادی از اشکال منحصر به فرد دیگر وجود دارد. معمولاً آهنرباهای بزرگتر قویتر هستند اما همیشه این موضوع صحیح نیست. قدرت آهنرباهای کوچک را می‌توان با استفاده از مواد مختلف بهبود بخشید. شکل یک آهن ربا خیلی بیشتر از اندازه بیانگر قدرت آهنربا است و شکل هر آهن ربا در نحوه استفاده از آن تأثیر دارد. در حقیقت شکل یک آهنربا نحوه چیدمان خطوط میدان مغناطیسی در خارج از آهن ربا و همچنین قدرت جاذبه آن را تعیین می‌کند. در ادامه برخی از اشکال رایج آهنربا را معرفی می‌کنیم.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش فیزیک در فرادرس

کلیک کنید

آهنربای میله‌ای

قدرت یک آهنربا در قطب‌ها متمرکز شده و در کناره‌ها کمتر می‌شود. آهنربای میله‌ای به طور کلی ضعیف‌ترین شکل آهنربا است زیرا قطب‌ها کمترین مساحت را دارند.

با این حال این نوع از آهنرباها رایج‌ترین نوع آهنربای مورد استفاده در زندگی روزمره هستند و به عنوان مثال در یخچال یا قطب نما مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آهنربای میله‌ای معمولاً برای آموزش مفهوم آهن ربا در مدارس نیز استفاده می‌شود.

آهنربای نعل اسبی

آهنرباهای نعل اسبی همان آهنرباهای میله‌ای هستند که به شکل U خم شده‌اند. شکل U با اشاره به قطب‌ها آهنربا را قوی‌تر می‌کند. این شکل که در ابتدا به عنوان جایگزینی برای آهنربای میله‌ای معرفی شد به نمادی جهانی برای آهن ربا تبدیل شده است.

بسته به قدرت آهنربای نعل اسبی می‌توان از آن برای بلند کردن اشیا فلزی در هر اندازه استفاده کرد. به عنوان مثال آهنربای نعل اسبی کوچک می‌تواند گیره‌های کاغذی را جمع کند همچنین از آهنرباهای نعل اسبی در اندازه‌های صنعتی در ساخت و ساز و مهندسی برای بلند کردن قطعات بزرگ فلزی سنگین استفاده می‌شود. به علاوه از این نوع آهن ربا در در پایین آونگ‌ها نیز استفاده می‌شود.

آهنربای دیسکی

می‌توانیم شکل یک آهن ربا را دستکاری کنیم تا سطح مقطع قطب‌ها افزایش پیدا کند و در نتیجه قدرت جذب آن افزایش می‌یابد. به دلیل سطح پهن و مسطح، آهنرباهای دیسکی دارای قطب‌های بزرگی هستند و این موضوع باعث می‌شود این نوع از آهنرباها تبدیل به آهنرباهای قوی و موثری شوند.

بسته به اندازه دیسک این نوع از آهن ربا کاربردهای مختلفی دارد. از آهنرباهای دیسکی روزانه در پوشاک، زیورآلات و دکوراسیون منزل استفاده می‌شود. دوختن آهنرباهای دیسکی به لباس راهی عالی برای چسباندن پارچه است. از آهنرباهای دیسکی در صنعت برای بلند کردن ماشین‌های قدیمی و اوراق کردن آن‌ها استفاده می‌شود.

آهنربای کروی

آهنرباهای کروی اغلب تحت عنوان اسباب بازی و ابزار جدید و نو فروخته می‌شوند. این نوع از آهنرباها میزهای بازی جذاب و هیجان‌انگیزی را تولید می‌کنند مانند Rattlesnake Eggs که چندین سال پیش در بین بزرگسالان و کودکان از محبوبیت زیادی برخوردار بود.

از این شکل آهن ربا می‌توان برای ایجاد دستبند و گردنبند نیز استفاده کرد. همچنین برای نشان دادن ساختار و عملکرد مولکول‌ها می‌توان از آهنربای کروی برای نشان دادن اتم‌ها استفاده کرد.

آهنربای استوانه‌ای

آهنربای استوانه‌ای غالباً در پزشکی استفاده می‌شود. طبق اخبار علمی برخی از پزشکان از آهنربای استوانه‌ای برای درمان اسکولیوز (انحراف و ناهنجاری در نخاع) استفاده می‌کنند.

برخلاف میله‌های فلزی طول میله‌های مغناطیسی را می‌توان حتی پس از قرار دادن در بدن بیمار با کنترل از راه دور بلندتر یا مدیریت کرد. با این کار در طول درمان نیازی به انجام جراحی‌های متعدد برای بلند کردن طول میله وجود ندارد.

آهنربای حلقوی

آهنرباهای حلقوی معمولاً در آزمایش‌های علمی برای نمایش دافعه مغناطیسی در حالتی که حلقه‌های مغناطیسی از یک تیر چوبی ردیف شده‌اند استفاده می‌شوند. در این حالت زمانی که قطب‌های مشابه آهن ربا روبروی هم قرار گیرند یکدیگر را لمس نخواهند کرد و از هم دور می‌شوند.

از آهنرباهای حلقوی گاهی اوقات در پزشکی نیز استفاده می‌شود. به عنوان مثال برخی از مطالعات نشان می‌دهند که در صورت عملکرد نادرست دفیبریلاتورهای قلبی کاشتی (ICD) آهنرباهای حلقوی آن‌ها را از کار می اندازد و خنثی می‌کند. عملکرد ICD به این صورت است که در صورت نامنظم شدن ریتم قلب با شوک الکتریکی آن را اصلاح می‌کند. گاهی اوقات ICD از کار می‌افتد و شوک‌های بیشتری نسبت به مقدار مورد نیاز وارد می‌کند که می‌تواند برای بیمار کشنده باشد در این حالت آهنربای حلقه‌ای بر روی قفسه سینه بیمار این عملکرد را تصحیح می‌کند.

آهن ربا در اشکال و اندازه‌های مختلفی وجود دارد و هر روز در خانه و همچنین در کلاس‌های درس، آزمایشگاه‌های علوم و بیمارستان‌ها استفاده می‌شود. در حالی که اغلب شکل یک آهن ربا عملکرد آن را معین می‌کند اما این موضوع به تنهایی محدود‌کننده نوع استفاده از یک آهن ربا نیست.

کاربرد آهن ربا چیست؟

آهن ربا تحت تأثیر میدان الکتریکی و الکتریسیته در ماشین‌ها و رایانه‌‌ها بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. از آهن ربا برای بسته شدن محکم درب‌های یخچال و فریزر استفاده می‌شود. آن‌ها در بلندگوهای رادیو، تلویزیون و استودیوهای صدابرداری و ضبط صدا نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. آهن ربا برای ذخیره داده در رایانه نیز کاربرد دارد و در دستگاه‌های اسکن موسوم به MRI (تصویربرداری تشدید مغناطیسی) که پزشکان از آن برای دیدن بدن افراد استفاده می‌کنند نیز بسیار مهم است.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش فیزیک در فرادرس

کلیک کنید

مناطق کوچک مغناطیسی موجود در دیسک سخت رایانه فقط $$200\ nm$$ (200 میلیاردم متر) ضخامت دارند که برابر با $$\frac{1}{500}$$ ضخامت موی انسان است. در ادامه با کاربردهای مختلف آهن ربا در بخش‌های مختلف آشنا می‌شویم.

کاربرد آهن ربا در بهداشت و پزشکی

آهن ربا در برخی از تجهیزات پزشکی متداول مانند دستگاه‌های تصویربرداری با تشدید مغناطیسی یافت می‌شوند. ام آر آی از میدان‌های مغناطیسی قدرتمندی برای تولید سیگنال رادیویی مانند رادار از داخل بدن استفاده می‌کند و با استفاده از سیگنال تصویری واضح و دقیق از استخوان‌ها، اندام‌ها و سایر بافت‌ها ایجاد می‌کند. آهنربای MRI بسیار قدرتمند است یعنی قدرت آن‌ها هزاران برابر از آهنرباهای معمولی آشپزخانه بیشتر است. یکی دیگر از کاربردهای پزشکی آهن ربا برای درمان سرطان است. یک پزشک مایعات حساس به مغناطیس را به ناحیه‌ای که درگیر سرطان شده  تزریق کرده و از آهنربای قدرتمندی برای تولید گرما در بدن استفاده می‌کند. گرما سلول‌های سرطانی را بدون اینکه به اندام‌های سالم آسیب برساند از بین می‌برد.

کاربرد آهن ربا در خانه

اگرچه ممکن است به وضوح دیده نشود اما بیشتر خانه‌ها دارای آهنرباهای زیادی هستند. آهنربای یخچال، کاغذهایی که روی دیواره یخچال با مگنت می‌چسبانیم، درب بازکن‌های بطری و سایر موارد دیگر از کاربرد آهن ربا در خانه حکایت دارند.

یک قطب نمای جیبی با استفاده از یک سوزن مغناطیسی جهت شمال را نشان می‌دهد. نوار مغناطیسی تیره در پشت کارت‌های اعتباری داده‌ها را به همان روشی که در هارد کامپیوتر ذخیره می‌شود ذخیره می‌کند. جاروبرقی‌ها، مخلوط کن‌ها و ماشین‌های لباسشویی همه دارای موتور الکتریکی هستند که براساس اصول مغناطیسی کار می‌کنند. آهن ربا را در تلفن‌ها، زنگ درب‌ها ، پرده حمام و اسباب بازی‌های کودکان می‌توانید پیدا کنید.

کاربرد آهن ربا در کامپیوتر و الکترونیک

بسیاری از رایانه‌ها از آهن ربا برای ذخیره داده‌ها بر روی هارد دیسک استفاده می‌کنند. آهن ربا جهت مواد مغناطیسی روی دیسک سخت را در بخش‌هایی تغییر می‌دهد تا داده‌ها توسط رایانه نمایش داده شوند. سپس رایانه‌ جهت هر بخش از ماده مغناطیسی را می‌خواند تا بتواند داده‌ها را بخواند و به نمایش بگذارد. بلندگوهای کوچکی که در رایانه‌ها، تلویزیون‌ها و رادیوها یافت می‌شوند نیز از آهن ربا استفاده می‌کنند. همچنین در داخل بلندگو سیم پیچ و آهنربا سیگنال‌های الکترونیکی را به لرزش صدا تبدیل می‌کنند.

کاربرد آهن ربا در برق و سایر صنایع

آهن ربا مزایای بسیاری برای صنعت دارد. آهنرباها در ژنراتورهای الکتریکی انرژی مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند و این در حالی است که برخی موتورها از آهن ربا برای تبدیل مجدد برق به کار مکانیکی استفاده می‌کنند. در روند بازیافت آهنرباهای الکتریکی موجود در جرثقیل‌ها قطعات بزرگی از فلز را که برخی از آنها هزار کیلوگرم وزن دارند را بلند کرده و جابه‌جا می‌کنند.

در معادن از ماشین‌های مرتب‌سازی مغناطیسی برای جدا کردن سنگ معدن فلزی مفید از سنگ خرد شده استفاده می‌کنند. در پردازش مواد غذایی، آهن ربا قطعات کوچک فلزی را از غلات و سایر مواد غذایی حذف می‌کند. کشاورزان از آهن ربا برای جستجوی قطعات فلزی که ممکن است گاوها در مزرعه بخورند استفاده می‌کنند. روند کار به این صورت است که گاو آهن ربا را با غذای خود می‌بلعد غذا از طریق سیستم گوارش وارد بدن حیوان می‌شود و تکه‌های فلزی که گاو خورده است را جذب می‌کند و سپس دفع می‌شود.

کاربرد آهن ربا در قطب نما و پیمایش

در زمان‌های قدیم، آهنرباها به دلیل عدم آگاهی بشر آن روز به فیزیک پنهان در پشت این اجسام به عنوان اجسامی خارق العاده شناخته می‌شدند. با این حال بر اساس شواهد موجود چینی‌ها برای اولین بار از آهن ربا در قطب نمای مغناطیسی برای اهداف ناوبری استفاده کردند. آن‌ها دریافتند که آهن ربا می‌تواند در جهت‌گیری سوزن قطب نما موثر باشد و قطب شمال را نشان دهد و از این اطلاعات برای پیمایش و جهت‌یابی استفاده کردند. قطب نماهای اولیه با سنگ لودستون ساخته می‌شدند زیرا آهن ربا به شکل امروزی آن ساخته نشده بود.

سنگ لودستون از ماده معدنی مگنتیت حاصل می‌شود و از پرطرفدارترین آهنرباها است. آهنرباهای امروزی مانند آهنرباهای نئودیمیم از فرایند پیچیده‌ای ساخته می‌شوند که در آن برخی از فلزات با هم ترکیب می‌شوند. این روش کمک می‌کند تا این آهنرباها قوی‌تر بوده و برای کاربردهای امروزی به طور موثرتری مورد استفاده قرار گیرند. در حقیقت باید بیان کرد که سنگ لودستون در مقایسه با آهنرباهای پر قدرت امروزی یک آهنربای ضعیف است.

کاربرد آهن ربا در ربات‌ها و پزشکی

در حال حاضر استفاده از آهنرباهای NdFeB بسیار زیاد و متنوع است. پیشرفت در روش تولید آهنرباهایی که از عناصر کمیاب خاکی به وجود می‌آیند باعث انعطاف پذیری و سهولت استفاده از آن‌ها در برخی از کاربردهای ظریف و استثنایی شده است. در رباتیک آهن ربا عنصری ضروری است در حقیقت در رباتیک آهن ربا نه تنها به قسمت الکترونیکی کار کمک می‌کند بلکه در پرتابل بودن و جمع و جور بودن ربات‌ها نیز موثر است. این روزها هواپیماهای بدون سرنشین تاشو، فناوری نانو مغناطیسی مانند Google X و سایر استفاده‌های پیشرفته از آهن ربا بیش از بیش نقش این مواد را در پیشرفت علم پررنگ کرده است.

چگونه آهنربا بسازیم؟

در این قسمت روش ساختن آهن ربا را به سه گونه متفاوت توضیح می‌دهیم.

روش اول: ساخت آهن ربا با گیره کاغذ

فیلم آموزش علوم تجربی پایه هشتم – بخش فیزیک

کلیک کنید

1. وسایل مورد نیاز برای ساخت این آهنربا بسیار ساده است و می‌توان با استفاده از یک تکه فلز کوچک مانند گیره کاغذ و یک تکه از آهنربایی که برای استفاده از چسباندن کاغذ روی یخچال استفاده می‌شود آن را ساخت. این وسایل را به همراه یک تکه فلز کوچک دیگر برای آزمایش آهن ربایی که ساخته‌اید آماده کنید. اگر گیره کاغذی که دارید یک روکش پلاستیکی دارد آن را از گیره بیرون بکشید و همچنین تکه‌های فلزی در اندازه‌های مختلف را برای آزمایش و تست قدرت آهنربای خود مورد استفاده قرار دهید.
2. آهن ربا را به گیره کاغذ بمالید. بهتر است به جای حرکت به صورت جلو و عقب آن را به حالتی که برای روشن کردن یک چوب کبریت استفاده می‌کنید حرکت دهید. مالیدن گیره کاغذ با آهن ربا را 50 بار با بیشترین سرعتی که می‌توانید ادامه دهید.
3. گیره کاغذ را در برابر قطعه کوچکتری از فلز قرار دهید. آیا قطعه کوچک فلز به گیره کاغذ می‌چسبد؟ اگر چنین است با موفقیت گیره کاغذ را آهن ربا کرده‌اید.
   اگر فلز به گیره کاغذ نمی‌چسبد 50 بار دیگر آن را مالش دهید و دوباره امتحان کنید. برای تعیین قدرت آهنربا گیره های کاغذی دیگر و اشیا فلزی بزرگتر را انتخاب کنید و آن‌ها را بلند کنید.
4. مدت زمانی که گیره کاغذ خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می‌کند ثبت کنید و این کار را با گیره‌های کاغذ مختلف با اندازه و جنس‌های مختلف تکرار کنید تا متوجه شوید که کدام یک از گیره‌ها قوی‌ترین و بادوام‌ترین آهن ربا را ایجاد می‌کند.

روش دوم: ساخت یک آهنربای الکتریکی

1. وسایل مورد نیاز برای ساخت این آهن ربا را جمع کنید. در این روش خاصیت آهنربایی با عبور جریان الکتریکی از یک قطعه فلز ایجاد می‌شود. این کار را می‌توان در مقیاس کوچک با استفاده از لوازمی که در فروشگاه‌های ابزار آلات به فروش می‌رسد انجام داد و این ابزار عبارت از یک میخ بزرگ آهنی، 3 متر سیم مسی با روکش نازک، یک باتری قلمی، اجسام مغناطیسی کوچک مانند گیره‌های کاغذ یا پونز، دَم باریک و نوار برق هستند.
2. انتهای سیم را لخت کنید و روکش پلاستیکی آن را درآورید. با استفاده از دَم باریک نوارها و روکش‌های پلاستیکی را از دو انتهای سیم مسی خارج کنید. هر دو انتهای سیمی که لخت کرده‌اید به دو سر باتری متصل می‌شود.
3. حدود 20 سانتی‌متر از هر دو طرف سیمی که در اختیار دارید را آزاد بگذارید و باقیمانده آن را به دور جسم فلزی که انتخاب کرده‌اید بپیچید. دقت کنید سیم‌پیچ‌ها باید چسبیده به هم باشند و بر روی یکدیگر قرار نگیرند. در نهایت مطمئن شوید که همه دورهای سیم‌پیچ در یک جهت بر روی جسم فلزی قرار گرفته‌اند یعنی برای مثال از پایین میخ شروع کنید و به سمت بالا بروید.
4. در این مرحله باتری را به سیم‌پیچ وصل می‌کنیم. یک سر سیم را به سر مثبت باتری و انتهای دیگر آن را در به سر منفی باتری وصل می‌کنیم. برای محکم نگه داشتن سیم از هر دو طرف از یک تکه نوار برق استفاده کنید. نگران این نباشید که کدام انتهای سیم را به کدام انتهای باتری وصل می‌کنید. در هر دو حالت میخی که حول آن سیم‌پیچ ساخته‌اید خاصیت مغناطیسی پیدا می‌کند تنها تفاوت در این است که قطبیت آن متفاوت خواهد بود. یک طرف آهنربا قطب شمال است و یک طرف آن قطب جنوب است به همین ترتیب وارونه‌سازی سیم‌ها نیز قطب‌ها را معکوس می‌کند. پس از اتصال به باتری با عبور جریان الکتریکی سیم‌ها داغ می‌شوند بنابراین مراقب باشید خود را نسوزانید.
5. میخ را نزدیک یک گیره کاغذ یا یک قطعه فلز کوچک دیگر قرار دهید. از آنجا که میخ خاصیت مغناطیسی پیدا کرده است فلز به آن می‌چسبد. سایز و اندازه اجسام فلزی نزدیک میخ را تغییر دهید تا قدرت آهنربای الکتریکی خود را بشناسید.

روش سوم: ساخت یک آهنربای قطب نما

1. یک قطب نما با نشان دادن جهت شمال جغرافیایی توسط یک سوزن مغناطیسی که با جهت میدان مغناطیسی زمین همسو است کار می‌کند. هر فلزی که می‌تواند خاصیت مغناطیسی پیدا کند می‌تواند به قطب نما تبدیل شود. در این روش سوزن خیاطی یا سنجاق انتخاب‌های خوبی هستند. برای تهیه و ساخت یک قطب نما علاوه بر سوزن این وسایل را تهیه کنید: یک میخ یا یک قطعه آهنربا که برای دادن خاصیت مغناطیسی به سوزن از آن استفاده خواهید کرد، برشی از یک چوب پنبه به این صورت که از سطح مقطع یک چوب پنبه برشی بردارید که به عنوان پایه قطب نما از آن استفاده شود و یک کاسه آب. قرار دادن سوزن مغناطیسی قطب نما در آب سبب می‌شود تا سوزن مغناطیسی با قطب مغناطیسی زمین همسو شود.
2. مانند روش اول با مالش دادن سوزن با آهنربا آن را مغناطیسی کنید. همانطور که در روش اول نیز گفته شد مالش را 50 بار و در یک جهت انجام دهید.
3. سوزن را به چوب پنبه بچسبانید. آن را به صورت افقی روی سطح مقطع چوب پنبه قرار دهید طوری که هر دو طرف سوزن از چوب پنبه بیرون باشد. همچنین دقت کنید مقدار برابری از سوزن باید از دو طرف چوب پنبه بیرون قرار داشته باشد. اگر چوب پنبه در اختیار ندارید می‌توانید از هر وسیله دیگر که در آب غوطه ور بماند به عنوان پایه قطب نما استفاده کنید.
4. سوزن مغناطیسی شده را روی سطح آب درون کاسه قرار دهید. به حرکت سوزن برای پیدا کردن راستای شمال و جنوب مغناطیسی نگاه کنید اگر در سوزن چرخش یا جابه‌جایی اتفاق نیفتاد سوزن را از روی چوب پنبه برداشته و مجددا 75 مرتبه با آهنربا یا میخ مالش دهید و دوباره امتحان کنید.

جمع‌بندی

در این مطلب از مجله فرادرس در مورد آهن ربا و ویژگی‌ها و کاربردهای آن صحبت کردیم. ابتدا تاریخچه کوتاهی از کشف آهن ربا را بیان کردیم و سپس در مورد آهن ربا صحبت کردیم. در ادامه این مطلب انواع آهن ربا را از نظر قدرت و شکل طبقه‌بندی و سپس کاربردهای یک آهنربا را معرفی کردیم. در انتهای مطلب نیز سه روش مختلف ساخت آهن ربا را مورد بررسی قرار دادیم.