آهنربا

آهنرباها اشیائی هستند که میدان مغناطیسی تولید می‌کنند. آهنربا جهت جداسازی ضایعات آهنی در صنایع مختلف کاربرد دارد و در انواع مختلف دستی، الکتریکی، دائم و ... وجود دارد. آهن‌ربا معمولاً از آهن یا فولاد ساخته می‌شود. البته سنگ‌هایی نیز وجود دارند كه خاصیت مغناطیسی دارند. این سنگ‌ها همیشه به سمت شمال یا جنوب می‌ایستند.

قطب‌های آهنربا

یک آهنربا به هر شکلی که ساخته شده باشد، دارای دو قطب است. اگر یک آهنربا را درون ظرفی پر از میخ‌های کوچک یا براده‌های آهن فرو ببرید و سپس بیرون بیاورید مشاهده خواهید کرد که ربایش و تراکم براده‌های آهن در دو ناحیه آهنربا بیش از جاهای دیگر است.

به ناحیه‌هایی از آهن ربا که براده‌های بیشتری را جذب می‌کند و خاصیت آهنربایی در آن نواحی بیش‌تر است، قطب‌های آهنربا می‌گویند.

مواد پارامغناطیس

دو قطبی‌های مغناطیسی در یك ماده‌ی پارامغناطیسی دارای سمت گیری مشخص و منظمی نیستند و در جهت‌های کاتوره‌ای قرار دارند.

 در نتیجه این مواد خاصیت مغناطیسی ندارند. اگر آن‌ها را درون یك میدان مغناطیسی (مثلاً نزدیك آهنربا) قرار دهیم دو قطبی‌های كوچك مانند عقربه‌های مغناطیسی در نزدیكی آهنربا رفتار می‌کنند و در راستای خطوط میدان منظم می‌شوند.

هر چه میدان مغناطیسی قوی‌تر باشد، خاصیت مغناطیسی ماده بیش‌تر می‌شود. اگر آهنربا را از این مواد دور كنیم، دو قطبی‌های مغناطیسی دوباره به وضعیت کاتوره‌ای قبلی بر می‌گردند. منگنز، پلاتین، آلومینیوم، اكسیژن، اكسیدازت، فلزات قلیایی و قلیایی خاكی از جمله مواد پارامغناطیسی هستند.

در بعضی از مواد دو قطبی‌های مغناطیسی كوچك به طور طبیعی تمایل دارند با یكدیگر هم خط شوند. این مواد را فرومغناطیس می‌نامند. در برخی از مواد فرومغناطیس مانند آهن، كبالت و نیكل در صورتی كه خالص باشند، با قرار گرفتن در

یك میدان مغناطیسی به سهولت آهنربا می‌شوند و به راحتی نیز خاصیت آهنربایی خود را از دست می‌دهند. به این مواد، فرو مغناطیس نرم گفته می‌شود. مواد فرو مغناطیس نرم با حذف میدان مغناطیسی خارجی خاصیت آهنربایی خود را از دست می‌دهند و به همین دلیل برای ساختن آهنرباهای الكتریكی (آهنرباهای غیر دایم) مناسب هستند.

برخی دیگر از مواد مانند فولاد (آهن به اضافه دو درصد کربن)، آلیاژهای دیگری از آهن، كبالت و نیكل به سختی آهنربا می‌شوند به این مواد فرومغناطیس سخت می‌گویند. این گونه مواد، پس از برداشتن میدان مغناطیسی خارجی، ماده فرومغناطیس سخت، خاصیت آهنربایی خود را حفظ می‌کنند، به همین دلیل این مواد برای ساختن آهنربای دائمی مناسب هستند.

ساخت آهن ربا

آهنربا معمولاً به سه روش مالش، القا و الکتریکی ساخته می‌شود.

1) مالش:

اگر میله فولادی را به وسیله یک آهنربا مالش دهیم میله خاصیت مغناطیسی پیدا کرده و آهنربا می‌شود. در این روش قطبی که در انتهای مسیر، مالش به وجود می‌آید مخالف قطب مالش دهنده است.

2) القای مغناطیسی:

اگر یک سر آهنربای میله‌ای را به چند میخ آهنی کوچک نزدیک کنیم مشاهده می‌شود که میخ‌ها جذب آهن ربا شده و هر یک میخ می‌تواند میخ دیگری را جذب می‌کند. در واقع میخ اولی توسط آهن ربا به یک آهنربا تبدیل شده که توانسته است میخ دومی را جذب کند. به همین ترتیب میخ‌های بعدی نیز آهنربا شده‌اند. بدین ترتیب یک زنجیر مغناطیسی ساخته شده است. اگر آهنربای قوی‌تری داشته باشیم می‌توانیم زنجیر بلندتری بسازیم.

ایجاد خاصیت مغناطیسی در یک آهن توسط یک آهن ربا بدون تماس با آن را القای مغناطیسی می‌نامند.

آهن ربا ابتدا سنجاق یا یک ماده‌ی مغناطیسی را طوری به آهن ربا تبدیل می‌کند که قطب‌های ناهمنام آهنربا و سنجاق در مجاورت یکدیگر واقع شوند، در این حالت نیروی جاذبه مغناطیسی بین قطب‌های ناهمنام، باعث جذب سنجاق توسط آهنربا می‌شود.

3) روش الکتریکی:

برای آن که یک آهنربای الکتریکی بسازیم، کافی است یک قطعه آهن را در داخل یک سیملوله که از چندین دور تشکیل شده قرار داده و جریان مستقیمی به مدت چند ثانیه از آن بگذرانیم، قطب آهنربایی که ایجاد می‌شود به جهت جریان از سیملوله بستگی دارد. اگر سیم پیچ را طوری دست خود بگیریم که چهار انگشت پیچیده شده در جهت جریان قرار گیرد، انگشت شست، قطب N را نشان می‌دهد.

مهم‌ترین عواملی که خاصیت آهنربایی را ضعیف می‌کنند، گرما و ضربه هستند برای جلوگیری از ضعیف شدن آهنربا، باید از وارد شدن ضربه به آن جلوگیری شود. از قرار دادن آن در محل گرم خودداری کنیم و آهنربا را به صورت دوتایی به نحوی که قطب N هر یک در مجاورت قطب S دیگری قرار داشته باشد، نگهداری کنیم یا آن‌ها را به یک جسم آهنی بچسبانیم.

انواع آهنربا

اساس کار تمام آهنرباها یکسان است، اما به دلیل کاربرد در دستگاه‌های مختلف، آرایش و صنعت، آن را به اشکال و اندازه‌های گوناگون می‌سازند و لذا انواع آن از لحاظ شکل عبارتند از: 

تیغه‌ای، میله‌ای، نعلی شکل، استوانه‌ای، حلقه‌ای، کروی، پلاستیکی، سرامیکی و ... 

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: مرتضی عرفانیان

تنظیم: مریم فروزان کیا