آهن ربا

چکیده

آهن ربا شیئی است که میدان مغناطیسی ایجاد می کند و باعث جذب فلزات خاصی به خود می شود. یونانیان باستان حدود 2500 سال پیش آهن ربا را شناختند و از سنگ مغناطیسی آهن به عنوان آهن ربای طبیعی استفاده می کردند. امروزه ما می دانیم که رفتار زمین نیز مانند یک آهن ربای بزرگ است، از این رو است که آهن رباها میل دارند در امتدادهای یکسان قرار بگیرند. قطب نما با استفاده از همین خاصیت ساخته شده است.

اهداف

دانش آموز با آهن ربا و ویژگی های آن آشنا شود.
دانش آموز با موارد استفاده از آهن ربا در اطراف خود آشنا شود.
دانش آموز بتواند با انجام آزمایش قطب های آهن ربا را شناسایی کند.
دانش آموز بتواند توسط آهن ربا، آهن ربا بسازد.
با عملکرد قطب نما آشنا شود.

شرح درس

حتما تاکنون یک آهن ربا، قطب نما و قبله نما را از نزدیک دیده اید. به نظر شما از آهن ربا چه استفاده هایی می توان کرد؟ آیا می دانید قطب نما چه کاربردی دارد و چه افرادی بیشتر از آن استفاده می کنند؟
در سال های دور دانشمندی به نام ژان کریستین اورستد کشف کرد که جریان الکتریکی بر آهن ربا اثر می گذارد. آهن ربا در زندگی روزمره ما کاربردهای زیادی دارد، مثلا درب یخچال با آهن ربا بسته می ماند، در وسایلی مانند تلفن و تلویزیون آهن ربا به کار رفته است. آهن ربا قادر است بعضی از فلزات را به خود جذب کند. برای مثال فلزاتی مانند آهن، فولاد و نیکل جذب آهن ربا می شوند ولی طلا، مس، نقره و سرب جذب آهن ربا نمی شوند.

مشاهده کنید

یک عددد سوزن فولادی را به یک قطعه آهن ربای کوچیک نزدیک کنید و به آن مالش دهید. حال سوزن را در مجاورت سوزن های دیگر قرار دهید. چه می بینید؟
با انجام آزمایش بالا می بینید که سوزن نیز دارای خاصیت آهن ربا شده و قادر است سوزن های دیگر را به خود جذب کند. فولاد خاصیت آهن ربایی را در خود نگه می دارد، آهن رباهایی که خاصیت مغناطیسی خود را نگه می دارند، آهن ربا های دائمی نامیده می شوند. هر آهن ربا دارای دو قطب شمال و جنوب است.
در کلاس اول ابتدایی با آهن ربا و خاصیت سرهای آن آشنا شدید. حال باید پیش بینی کنید که خاصیت آهن ربایی در کدام قسمت آهن ربا بیشتر است.

آزمایش کنید.

با استفاده از تعدادی میخ و سوزن و یک آهن ربا می توانید مشاهده کنید که دو قطب آهن ربا چه خاصیتی دارد. میخ را به نقاط مختلف آهن ربا نزدیک کرده و به پرسش های زیر پاسخ دهید.

تعداد میخ هایی که به هرکدام از سر های آهن ربا چسبید چند عدد بود؟
چند میخ یا سوزن به قسمت وسط آهن ربا چسبید؟

- مشاهده کردید که خاصیت آهن ربایی در نقاط مختلف آهن ربا متفاوت است و این خاصیت در دوسر آهن ربا بیشتر است. اگر به دو سر آهن ربا نگاه کنید می بینید که یک سر آن با حرف N و سر دیگر آن با حرف S  از هم متمایز شده اند. آن سر که با حرف N نشان داده شده است و به طرف شمال قرار دارد، قطب شمال، و آن سر آهن ربا که با حرف S نشان داده شده است و به سمت جنوب قرار دارد، قطب جنوب آهن ربا نامیده می شود. اگر یک آهن ربا را از وسط به وسیله یک تکه نخ بسته و از محلی آویزان کنید، آهن ربا در راستای شمال و جنوب مغناطیسی زمین قرار می گیرد. با توجه به اینکه در آهن رباها ، قطب های همنام همدیگر را دفع و قطب های غیر همنام همدیگر را جذب می کنند، لذا اگر یک آهنربای دیگر که قطب های آن معلوم است، در اختیار داشته باشیم، به راحتی می توان قطب های آهنربای دیگر را تشخیص داد.

در فیلم زیر می توانید با آهن ربا و عملکرد آن بیشتر آشنا شوید.

آهنربا

آیا می دانید که آهن ربا چگونه ساخته می شود؟ فعالیت زیر را انجام داده تا یکی از راه های ساخت آهن ربا را یاد بگیرید.

یک میخ آهنی بزرگ و یک آهن ربا تهیه کنید. یک قطب آهن ربا را در یک سر میخ بگذارید و تا سر دیگر میخ بکشید، این کار را در همین جهت حدود 50 بار تکرار کنید، پس از هر بار کشیدن آهن ربا از یک سر به سر دیگر میخ، آهن ربا را از میخ دور کنید و دوباره این کار را تکرار کنید. دقت کنید که هرگز آهن ربا را خلاف جهتی که روی میخ می کشید برنگردانید زیرا در این صورت میخ آهن ربا نمی شود. میخ را به چند سوزن نزدیک کنید. آیا میخ آهن ربا شده است؟

تصویر مقابل یک قطب نما را نشان می دهد،

قطب نما وسیله ای برای تعیین جهت و جهت یابی است. وسایلی که دارای میدان مغناطیسی هستند می توانند عملکرد قطب نما را مختل کنند و باعث انحراف عقربه ی آن بشوند. در واقع عقربه ی قطب نما یا قبله نما یک آهن ربا است، و شما می دانید که یک سر آهن ربا به سمت جنوب و سر دیگر آن به سمت شمال است. قطب نما نیز شمال مغناطیسی زمین را نشان می دهد.  حال می توانید حدس بزنید که قطب نما چگونه عمل می کند . خوب است بدانید که در کشتی ها و هواپیما ها از قطب نما برای جهت یابی استفاده می شود. هم چنین در کارهای پژوهشی، صنایع مخابرات، اموز ساختمانی به کار برده می شود.

مرکز یادگیری سایت تبیان، تهیه: نسیم گوهری

تنظیم: مرجان سلیمانیان