- Views 0
- Likes 0
در همه جاآهن ربا (مغناطیس) یک شیء عجیب و غریب و موضوع آزمایش های فی البداهه است. قدرت غیر طبیعی آن و پرش پرسر وصدایش به سمت فلزات و تواناییش در محکم چسبیدن به نزدیک ترین سطح فلزی ما را به فکر وامی دارد. همه ما پایه آهن ربا را می دانیم. آهن رباها ها فلزات بخصوصی را جذب می کنند و قطب های شمال و جنوب دارند. قطب های مخالف همدیگر را جذب می کنند. در حالی که قطب های مشابه همدیگر را می رانند. میدان های مغناطیسی (آهن ربایی) و الکتریکی باهم نسبت دارند و مغناطیس همراه با نیروی جاذبه و نیروهای اتمی ضعیف و قوی، یکی از چهار نیروی اصلی در جهان است.
اما هیچ یک از این واقعیات به پرسش های اصلی ما درباره آهن ربا پاسخ نمی دهند. مثلاً این که واقعاً چه چیزی آهن ربا را به فلزات مشخصی می چسباند؟ چرا آهن ربا به فلزات دیگر نمی چسبد؟ چرا آهن رباها بسته به وضعیتشان یکدیگر را جذب یا دفع می کنند و چرا آهن رباهای نئودیمیوم neodymium خیلی قوی تر از آهن رباهایی که بچه ها با آنها بازی می کنند هستند؟
فهمیدن پاسخ این پرسش ها کمک می کند تا درباره آهن ربا تعریفی اصولی ارایه دهیم. آهن رباها اشیایی هستند که میدان های مغناطیسی تولید می کنند و فلزاتی مثل آهن، نیکل و کبالت را جذب می کنند. خطوط نیروی میدان مغناطیسی از قطب شمال آهن ربا خارج می شود و از قطب جنوبش وارد می شود. آهن رباهای سخت یا دایمی میدان های مغناطیسی خودشان را همیشه ایجاد می کنند. آهن رباهای نرم یا موقتی میدان های مغناطیسیشان را در حضور یک میدان مغناطیسی دیگر و تا مدت زمان کوتاهی بعد از خروج از این میدان تولید می کنند. آهن رباهای الکتریکی (آهنی که به وسیله جریان برق خاصیت آهن ربایی پیدا می کند)، میدان های مغناطیسی را تنها موقعی که الکتریسیته از میان سیم پیچ سیم عبور می کند تولیدمی کنند. تا سال های اخیر همه آهن رباها از عناصر فلزی یا ترکیبات فلزی ساخته می شدند. این مواد آهن رباهایی با نیروهای مختلف تولید می کردند. برای مثال برخی از این آهن رباها عبارتند از:
-آهن رباهای کرومیک Ceramic magnets-:
مثل آهن رباهایی که در یخچال و آزمایش های علمی مدرسه مورد استفاده قرار می گیرد، حاوی اکسید آهن در یک مخلوط کرامیک است. بیشتر آهن رباهای کرامیک که بعضی وقت ها به عنوان آهن رباهای دارای ترکیبات آهن شناخته می شوند قوی نیستند.
-آهن رباهای آلنیکو Alnico magnets-:
از آلومینیوم، نیکل و کبالت ساخته شده ا ند. آنها قوی تر از آهن رباهای کرامیک هستند، اما نه به قوی ای آنهایی که با یک طبقه از عناصر که به عنوان فلزات نادر زمین شناخته می شوند، مخلوط شده اند.
-آهن رباهای کبالت سمریوم Samarium cobalt- :
آهن هایی هستند که از ترکیب کبالت با عنصر نادر زمین که “سمریوم” است، ساخته شده است. در چند سال گذشته، همچنین دانشمندان پلی مرهای مغناطیسی یا آهن رباهای پلی مری magnetic polymers را کشف کرده اند. بعضی از اینها بعضی از اینها قابل خم شدن و با قالب درست کردن هستند. هرچند که بعضی از آنها تنها در دماهای بی نهایت پایین کار می کنند و بقیه تنها فلزات خیلی سبک وزن مانند براده آهن را می گیرند.
قطب های آهنربا:
یک آهنربا به هر شکلی که ساخته شده باشد، دارای دو قطب است.
اگر یک آهنربا را درون ظرفی پر از میخ های کوچک یا براده های آهن فرو ببرید و سپس بیرون بیاورید مشاهده خواهید کرد که ربایش و تراکم براده های آهن در دو ناحیه آهنربا بیش از جاهای دیگر است.به ناحیه هایی از آهن ربا که براده های بیشتری را جذب می کند و خاصیت آهنربایی در آن نواحی بیش تر است، قطب های آهنربا می گویند.
اثر قطب های آهنربا:
قطب های همنام (N,N � S,S) یکدیگر را می رانند
قطب های ناهمنام (N,S) یکدیگر را می ربایند.
توانایی آهنرباهای الکتریکی به سه عامل بستگی دارد:
1) شمار دورهای سیملوله هر چه عده دورهای سیملوله بیشتر باشد، آهنربای الکتریکی قویتر خواهد بود.
2) جریانی که از سیملوله می گذرد هر چه شدت جریان عبوری از سیملوله بیش تر باشد, آهن ربا الکتریکی قویتر خواهد بود.
3) شکل هسته سیملوله
مهم ترین عواملی که خاصیت آهنربایی را ضعیف می کنند، گرما و ضربه هستند برای جلوگیری از ضعیف شدن آهنربا، باید:
1- از وارد شدن ضربه به آن جلوگیری شود.
2- از قرار دادن آن در محل گرم خودداری کنیم.
3- آهنربا را به صورت دوتایی به نحوی که قطب N هر یک در مجاورت قطب S دیگری قرار داشته باشد، نگهداری کنیم یا آن ها را به یک جسم آهنی بچسبانیم.
دو قطعه آهن نرم که در دو قطب آهنربا قرار می گیرند، بنا به خاصیت القا آهنربا می شوند.
مواد پارامغناطیس:
دو قطبی های مغناطیسی در یک ماده ی پارامغناطیسی دارای سمت گیری مشخص و منظمی نیستند و در جهت های کاتوره ای قرار دارند. در نتیجه این مواد خاصیت مغناطیسی ندارند. اگر آن ها را درون یک میدان مغناطیسی (مثلا نزدیک آهنربا) قرار دهیم دو قطبی های کوچک مانند عقربه های مغناطیسی در نزدیکی آهنربا رفتار می کنند و در راستای خطوط میدان منظم می شوند. هر چه میدان مغناطیسی قوی تر باشد، خاصیت مغناطیسی ماده بیش تر می شود.
اگر آهنربا را از این مواد دور کنیم، دو قطبی های مغناطیسی دوباره به سرعت به وضعیت کاتوره ای قبلی بر می گردند.
منگنز، پلاتین، آلومینیوم، اکسیژن، اکسیدازت، فلزات قلیایی و قلیایی خاکی از جمله مواد پارامغناطیسی هستند.
مواد فرو مغناطیس:
در بعضی از مواد دو قطبی های مغناطیسی کوچک به طور طبیعی تمایل دارند با یکدیگر هم خط شوند.این مواد را فرو مغناطیس می نامند. در برخی از مواد فرومغناطیس مانند آهن، کبالت و نیکل در صورتی که خالص باشند، با قرار گرفتن در یک میدان مغناطیسی به سهولت آهنربا می شوند و به راحتی نیز خاصیت آهنربایی خود را از دست می دهند. به این مواد،”فرو مغناطیس نرم” گفته می شود.مواد فرومغناطیس نرم با حذف میدان مغناطیسی خارجی خاصیت آهنربایی خود را از دست می دهند و به همین دلیل برای ساختن آهنرباهای الکتریکی(آهنرباهای غیر دایم) مناسب هستند.برخی دیگر از مواد مانند فولاد (آهن به اضافه دو درصدکربن), آلیاژهای دیگری از آهن، کبالت و نیکل به سختی آهنربا می شوند به این مواد فرومغناطیس سخت می گویند. این گونه مواد، پس از برداشتن میدان مغناطیسی خارجی، ماده فرو مغناطیس سخت، خاصیت آهنربایی خود را حفظ می کنند، به همین دلیل این مواد برای ساختن آهنربای دائمی مناسب هستند.
