زمانی که جریان الکتریکی در سیمی که دور هسته پیچیدهاست، برقرار میشود، میدان مغناطیسی اش به آهن نفوذ میکند و حوضههای مغناطیسی را میچرخاند و با خود هم راستا میکند؛ بنابراین میدانهای مغناطیسی کوچک حوضهها به میدان مغناطیسی سیم اضافه میشوند و میدان مغناطیسی قوی به وجود میآورند که از هسته به سمت فضای اطراف آن خارج میشود. مانند موتورها ، مولدها ، رلهها ، بلندگوها ، دیسکهای سخت ، دستگاههای ام آر آی ، ابزارهای علمی و دستگاههای جداسازی مغناطیسی و همچنین به عنوان آهنرباهای صنعتی در جرثقیلها برای بلند کردن و جابهجا کردن قطعههای سنگین آهن مورد استفاده قرار میگیرد.
نظریه حوضههای مغناطیسی و طرز کار هستههای فرو مغناطیس اولین بار توسط دانشمند فرانسوی پیر-ارنست ویس در سال ۱۹۰۶ پیشنهاد شد؛ و نظریه دقیق مکانیک کوانتومی مدرن فرو مغناطیس در سال ۱۹۲۰ توسط هایزنبرگ ، لانداو ، بلوخ و دیگران تدوین شد. این آهنربای الکتریکی را می توان حتی بدون پیچ یا میخ فلزی هم ساخت ولیکن میدان مغناطیسی سیم پیچ با هسته آهنی بسیار قوی تر از سیم پیچ بدون هسته است زیرا میله فلزی درون سیم پیچ شدیدا مغناطیسی شده و میدان آن بر میدان پیچ یا میخ منطبق است. در این مقاله سعی داریم به مفهوم الکترومغناطیس که در شاخه الکترونیک بسیار حساس و کاربردی می باشد، نگاه متفاوتی داشته باشیم با بیان چگونگی ساخت و کارکرد یک آهنربای الکتریکی ساده شما را به دنیای الکترومغناطیس علاقه مند سازیم.
قبل از ایجاد جریان در آهنربای الکتریکی، حوضههای مغناطیسی در جهات تصادفی قرار دارند، بنابراین میدانهای مغناطیسی کوچک یکدیگر را خنثی میکنند و هسته آهنی در کل میدان مغناطیسی قابل توجهی ندارد. هرچند، مقداری از نظم به خاطر اینکه حوضهها بر ای چرخاندن میدان مغناطیسی خود با مخالفت رو به رو میشوند، باقی میماند و هسته را دار ای خاصیت آهنربایی دایمی ضعیفی باقی میگذارد. اگر به عنوان هسته سیم پیچ، از ماده فرومغناطیس مثل آهن استفاده کنیم، میدان مغناطیسی قوی تری تولید می شود و به آن “هسته-فرومغناطیس” یا “آهنربای الکتریکی فرومغناطیسی” می گوییم. اول، به این خاطر که شدت میدان در هر نقطه به صورت پیچیدهای متفاوت است، مخصوصاً خارج هسته و در شکافهای هوایی، که باید میدانهای حاشیهای و نشتی مغناطیسی در نظر گرفته شوند.
مثلا اگر یک ماده غیر مغناطیسی مثل چوب استفاده شود برای محاسبه آن می توان آن را فضای آزاد فرض کرد چرا که نفوذپذیری مغناطیسی آن قابل چشم پوشی است ولی اگر هسته از مواد فرومغناطیس مانند آهن، نیکل و یا آلیاژی از این فلزات باشد، چگالی شار مغناطیسی اطراف سیم پیچ تغییرات قابل توجهی دارد.
وی با استفاده از سیم عایق بندی شده توسط نخ ابریشم و الهام گرفتن از شوایگر که از چندین دور سیم برای ساخت گالوانومتر استفاده کرده بود، توانست چندین لایه سیم را روی هسته ها بپیچاند و آهنرباهای قدرتمندی با هزاران دور سیم ایجاد کند که می توانست ۲،۰۶۳ پوند (۹۳۶ کیلوگرم) را تحمل کند.
ذخیره نام، ایمیل و وبسایت من در مرورگر برای زمانی که دوباره دیدگاهی مینویسم. الکترونیک مغناطیسها برای مواردی که به قدرت نیاز باشد به کار برده میشوند و از جمله کاربرد آنها میتوان به دستگاه های ام آر آی، مسیرهای ریلی جادهای، جرثقیلها و غیره اشاره کرد. همانطور که پیشتر نیز به این موضوع پرداختیم، از جمله مهمترین کاربردهای آهنربای صنعتی میتوان به استفاده از آنها در حوزههای مختلف صنعتی و فناوری، پزشکی و غیره اشاره کرد. این دسته از آهنربای صنعتی با کمک یک میدان مغناطیسی خاصیت آهنربایی پیدا خواهند کرد و با خارج شدن از میدان خاصیت مغناطیسی آنها به مرور کمتر میشود.
این نوع آهنربا در حضور یک میدان مغناطیسی خاصیت آهنربایی پیدا میکند و زمانی که از این میدان خارج شود خاصیت مغناطیسی خود را به تدریج از دست میدهد. آهنرباهای الکتریکی که با آنها الکترومغناطیس گفته میشود، از طریق عبور دادن جریان الکتریکی سیم پیچی با کمک هسته فلزی به وجود میآیند. به طور کلی آهنرباهایی که در صنایع وجود دارند، شامل سه نوع هستند که در ادامه به معرفی هر یک از آنها میپردازیم. ممکن است تولید آنها از طریق عنصرهای خاکی کمیاب یا استفاده کردن از ترکیبات شیمیایی صورت گرفته باشد. این سیم پیچ سبب به وجود آوردن یک میدان مغناطیسی خواهد شد که از طریق قطع کردن جریان از بین خواهد رفت.
یا ممکن است از طریق ترکیب شدن با دیگر عناصر مانند ساماریوم کوبالت آهنرباها خاصیت جذب پیدا کنند. امروزه آهنرباهای کوچک و بزرگ دارای کاربردهای گوناگونی در زندگی روزمره انسانها میباشند. همچنین این نوع آهنرباها در سخت افزاری کامپیوتر و تلویزیون نیز به کار برده میشوند. آلیاژهای آهنی، گیرههای کاغذ و میخ از جمله آهنرباهای موقت به شمار میآیند. این نوع از آهنرباها خاصیت مغناطیسی خود را به راحتی از دست نخواهند داد. امروزه با استفاده از وسیلهای به نام لیفت مگ که دارای خواص مواد آلیاژ مثل جذب بسیار قوی آهنربای نئودیوم است، میتوان به راحتی قطعات و بستههای مورد نظر را جابهجا کرد.
آهنرباها چه آن هایی که بسیار کوچک هستند و به سختی با چشم دیده می شوند و یا آن هایی که همچون هیولاهای صنعتی، بزرگ و غول پیکر به نظر می رسند در زمینه های مختلف صنعت، پزشکی، فناوری و زندگی روزمره کاربردهای زیادی دارند. آهنربا شی جامدی است که بر اساس یک پدیده فیزیکی به نام مغناطیس عمل کرده و نیرویی تولید می کند که به صورت یک میدان مغناطیسی اطراف آن را فرا گرفته و اشیا آهنی یا فولادی که در این میدان قرار می گیرند را به خود جذب می کند. از دیگر کاربردهای مهم آهنربا در زمینه پزشکی درمان سرطان می باشد، به این صورت که پزشک یک مایع حساس به مغناطیس به ناحیه سرطانی تزریق کرده و از یک آهنربای قدرتمند برای تولید گرما در بدن استفاده می کند.
آهنربای الکتریکی که به نام الکترومغناطیس نیز شناخته شده با عبور جریان الکتریکی از سیم پیچی با هسته فلزی ایجاد می شود و این سیم پیچ یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که با قطع جریان از بین می رود. آهنربا در واقع جهت ماده مغناطیسی در بخش هایی از هارد دیسک که حاوی اطلاعات هستند را تغییر می دهد و بعدا کامپیوتر برای دریافت اطلاعات از روی هارد جهت هر بخش از ماده مغناطیسی را می خواند. برخی نمونه های آهنربای دائمی شامل آلنیکو (آلیاژ آلومینیوم، نیکل و کبالت) و فریت ها – مواد سرامیکی مانند ساخته شده از ترکیب اکسیدهای آهن با نیکل، استرانسیوم یا کبالت – می باشد. دستگاه های MRI از میدان های مغناطیسی قدرتمند برای تولید سیگنال رادیویی رادار مانند از داخل بدن برای ایجاد تصویری شفاف و دقیق از استخوان ها، اندام ها یا سایر بافت ها استفاده می کنند.
همه ما در طول زندگی خود بارها با آهنرباها سر و کار داشته ایم، این شی مغناطیسی چه به صورت مستقیم و یا پنهان و در پشت صحنه نقش مهمی در زندگی روزمره ما ایفا می کند. آهنربا ممکن است به صورت طبیعی توانایی جذب داشته باشد (مانند سنگ آهنربا) یا پس از ترکیب با سایر عناصر همچون ساماریوم کبالت این ویژگی را به دست آورد. از آهنربا در بلندگوهای کوچک داخل کامپیوترها، تلویزیون و رادیوها نیز استفاده می شود و وظیفه اش تبدیل سیگنال های الکتریکی به ارتعاشات صدا می باشد. این نوع آهنربا در حضور یک میدان مغناطیسی خاصیت آهنربایی پیدا می کند و زمانی که از این میدان خارج شود خاصیت مغناطیسی خود را به تدریج از دست می دهد.
زمانی که جریان الکتریکی در سیمی که دور هسته پیچیدهاست، برقرار میشود، میدان مغناطیسی اش به آهن نفوذ میکند و حوضههای مغناطیسی را میچرخاند و با خود هم راستا میکند؛ بنابراین میدانهای مغناطیسی کوچک حوضهها به میدان مغناطیسی سیم اضافه میشوند و میدان مغناطیسی قوی به وجود میآورند که از هسته به سمت فضای اطراف آن خارج میشود. مانند موتورها ، مولدها ، رلهها ، بلندگوها ، دیسکهای سخت ، دستگاههای ام آر آی ، ابزارهای علمی و دستگاههای جداسازی مغناطیسی و همچنین به عنوان آهنرباهای صنعتی در جرثقیلها برای بلند کردن و جابهجا کردن قطعههای سنگین آهن مورد استفاده قرار میگیرد.
مانند موتورها، مولدها، رلهها، بلندگوها، دیسکهای سخت، دستگاههای ام آر آی، ابزارهای علمی و دستگاههای جداسازی مغناطیسی و همچنین به عنوان آهنرباهای صنعتی در جرثقیلها برای بلند کردن و جابجا کردن قطعههای سنگین آهن مورد استفاده قرار میگیرد. نظریه حوضههای مغناطیسی و طرز کار هستههای فرو مغناطیس اولین بار توسط دانشمند فرانسوی پیر-ارنست ویس در سال ۱۹۰۶ پیشنهاد شد؛ و نظریه دقیق مکانیک کوانتومی مدرن فرو مغناطیس در سال ۱۹۲۰ توسط هایزنبرگ ، لانداو ، بلوخ و دیگران تدوین شد. قبل از ایجاد جریان در آهنربای الکتریکی، حوضههای مغناطیسی در جهات تصادفی قرار دارند، بنابراین میدانهای مغناطیسی کوچک یکدیگر را خنثی میکنند و هسته آهنی در کل میدان مغناطیسی قابل توجهی ندارد.
دانشآموزان پایهی چهارم، با راهنمایی آموزگاران محترمشان، سرکار خانم الماسپور و سرکار خانم منتظری همراه با شناخت عملکرد آهنربا، به وسیلهی میخ، سیم و باطری، آهنرباهای الکتریکی ساختند. شاید این سوال پیش بیاید که کدامیک از وسایل منزل آهن ربا دارد و جواب این است که آهن ربا را کنار تلویزیون ، رایانه ، کارت های اعتباری قرار ندهید زیرابه آنها آسیب می رساند چون آهن ربا دارد. هرچند، مقداری از نظم به خاطر اینکه حوضهها بر ای چرخاندن میدان مغناطیسی خود با مخالفت رو به رو میشوند، باقی میماند و هسته را دار ای خاصیت آهنربایی دایمی ضعیفی باقی میگذارد.
ارتقاء سریع سایت در گوگل با ❌بک لینک قوی❌
مشاهده
وبلاگ یکتاس خاص
