آهنربا جسمی است که میدان مغناطیسی ایجاد میکند و میتواند فلزاتی مانند آهن، نیکل، کبالت و بسیاری از اجسام فولادی را جذب کند. هر آهنربا دو قطب بهنام قطب شمال و قطب جنوب دارد. این ویژگی منحصربهفرد، آهنربا را به ابزاری مهم و پرکاربرد در زندگی روزمره تبدیل کرده است. از وسایل خانگی مانند یخچالها و سیستمهای صوتی گرفته تا کاربردهای صنعتی و علمی، آهنربا در بسیاری از تجهیزات ضروری به کار میرود.
در این مقاله از مدارس سلام بررسی میکنیم که آهن ربا چیست؟ و با انواع، شیوه عملکرد و مهمترین کاربردهای آن در زندگی و صنعت آشنا میشویم.
آهن ربا چیست؟
آهن ربا ماده ای است که هر نوع ماده مشابه دیگری را در اطراف خود جذب یا دفع میکند. این جاذبه یا دافعه بهدلیل ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف آهنربا است. قدرت میدان مغناطیسی در نزدیکی اهن ربا قویتر است، اما در فاصله دورتر از آهن ربا قدرت آن کاهش مییابد. ازاینرو، جاذبه و دافعه قوی در نزدیکی آهنربا احساس میشود. در ادامه برای پاسخ به سوالات چه اجسامی جذب آهنربا میشوند، آهنربا چه فلزاتی را جذب میکند و آهنربا به چه چیزهایی میچسبد همراه ما باشید.
- تعریف ساده آهنربا: به زبان ساده، آهنربا وسیلهای است که به آهن و برخی فلزات خاص میچسبد. هر آهنربا دو بخش به نام «قطب» دارد (شمال و جنوب) که بیشترین قدرت جذب در این دو نقطه متمرکز شده است.
- تعریف علمی آهنربا: از نظر علمی، آهنربا مادهای است که دارای دوقطبیهای مغناطیسی همجهت است. این همسوشدنِ حرکت الکترونها در اتمهای ماده، باعث ایجاد یک برآیند نیرو میشود که به آن گشتاور مغناطیسی میگویند و در نهایت منجر به بروز خاصیت آهنربایی میگردد.
آهنربا چگونه میدان مغناطیسی ایجاد میکند؟
تشکیل میدان مغناطیسی که هسته اصلی عملکرد آهنربا است، به دلیل حرکت ذرات باردار (الکترونها) در اتم ایجاد میشود.
- تشکیل میدان: حرکت چرخشی الکترونها به دور خود و دور هسته، جریانهای الکتریکی بسیار کوچکی ایجاد میکند که هر کدام مانند یک آهنربای کوچک عمل کرده و در مجموع «میدان مغناطیسی» را شکل میدهند.
- شدت و فاصله: قدرت این میدان در نزدیکی آهنربا در بیشترین حالت خود قرار دارد؛ به همین دلیل است که جاذبه و دافعه قوی را فقط در فواصل کم احساس میکنیم. با دور شدن از آهنربا، خطوط میدان مغناطیسی از هم فاصله گرفته و قدرت جذب بهشدت کاهش مییابد.
اولین نفری باشید که از اخبار و اطلاعیههای مرتبط با پایه تحصیلیتان باخبر میشود!
آهنربا چه چیزهایی را جذب میکند؟
آهن رباها از مواد مغناطیسی مانند آهن، نیکل، فولاد یا کبالت ساخته میشوند. بنابراین، موادی که جذب میکنند هم از نوع مواد مغناطیسی هستند.
- آهنربا چه فلزاتی را جذب میکند: همانطور که مشاهده میکنید، در تصویر زیر، میخها و برادههای آهنی بهدلیل اینکه از جنس آهن هستند و ماده مغناطیسی محسوب میشوند بهراحتی جذب آهنربا شدهاند، اما گیرههای پلاستیکی چون از جنس مواد مغناطیسی نیستند (پلاستیکی هستند)، جذب آهن ربا نمیشوند.
- چه چیزهایی جذب آهنربا نمیشوند: آلومینیوم، مس، طلا، آب، پلاستیک، چوب و لاستیک ازجمله مواد غیرمغناطیسی هستند و آهنربا نمیتواند آنها را جذب کند.
- آیا همه فلزات جذب آهنربا میشوند: خیر. همه فلزها جذب آهنربا نمیشوند. فقط بعضی فلزها خاصیت مغناطیسی قوی دارند و به آهنربا جذب میشوند، که مهمترین آنها آهن، نیکل و کبالت هستند.
- چرا آهنربا به یخچال میچسبد: بدنه بیشتر یخچالها از ورق فولادی (آهن) ساخته میشود. چون فولاد حاوی آهن است و آهن خاصیت مغناطیسی دارد، آهنربا به آن جذب میشود و روی یخچال میچسبد.
- آهنربا چگونه کار میکند: آهنربا به کمک میدان مغناطیسی خود بر فلزاتی مانند آهن، نیکل و کبالت نیرو وارد میکند و باعث جذب یا دفع آنها میشود؛ به همین دلیل عملکرد آهنربا به ساختار درونی ماده و میدان مغناطیسی اطراف آن وابسته است.
- چرا بعضی اجسام جذب آهنربا میشوند: برخی مواد مانند آهن و فولاد دارای ساختار اتمی خاصی هستند که باعث میشود در حضور میدان مغناطیسی آهنربا مرتب شوند و به سمت آن جذب شوند.
| جذب آهنربا میشوند | جذب آهنربا نمیشوند |
| آهن | چوب |
| فولاد | پلاستیک |
| نیکل | شیشه |
| کبالت | کاغذ |
| برخی آلیاژهای آهنی | آلومینیوم و مس (در حالت معمول) |
قطب آهن ربا چیست؟
دو سر آهنربا را قطبهای آهن ربا میگویند. هر آهنربا دو قطب بهنام قطب شمال (N) و قطب جنوب (S) دارد که قدرت میدان مغناطیسی و جاذبه و دافعه در نزدیکی آنها قویتر از دیگر بخشهای آهن ربا است.
اگر یک آهنربا را مانند شکل زیر به چند قسمت تقسیم کنیم، هر کدام از این قسمتها خود به یک آهنربا با دو قطب شمال و جنوب تبدیل میشوند.
جذب و دفع قطبهای آهنربا
قطبهای آهن ربا دو ویژگی جالب دارند که به این دلیل قطبهای همنام را دفع و قطبهای ناهمنام را جذب میکنند:
- قطبهایی که مخالف یکدیگر هستند، همدیگر را جذب میکنند؛ یعنی قطب شمال یک آهنربا، قطب جنوب آهنربای دیگر را جذب میکند.
- قطبهایی که مشابه هم هستند، یکدیگر را دفع میکنند؛ یعنی قطب شمال یک آهن ربا، قطب شمال آهنربای دیگر و قطب جنوب یک آهنربا، قطب جنوب آهن ربای دیگر را دفع میکند.
چرا قدرت آهنربا در قطبها بیشتر است؟
قدرت آهنربا در دو سر آن یعنی قطبهای آهنربا بیشتر است، زیرا خطوط میدان مغناطیسی در این نواحی متراکمتر هستند و نیروی مغناطیسی قویتری ایجاد میکنند.
انواع آهن ربا چیست؟
آهنرباها را میتوان از جنبههای مختلف دستهبندی کرد؛ اما بهطور کلی، هفت دسته اصلی آهنربا وجود دارد که عبارتاند از:
| نوع آهنربا | دستهبندی | توضیحات عملکردی |
| نئودیمیم (NdFeB) | آهنربای دائمی | قویترین نوع آهنربای موجود از ترکیب بور و آهن |
| ساماریوم کبالت (SmCo) | آهنربای دائمی | دارای مقاومت دمایی بسیار بالا و پایداری مغناطیسی |
| آلنیکو (Alnico) | آهنربای دائمی | ساخته شده از آلیاژ آلومینیوم، نیکل و کبالت |
| سرامیکی یا فریتی | آهنربای دائمی | رایجترین و ارزانترین نوع آهنربا در مصارف عمومی |
| آهنرباهای موقت | آهنربای غیردائمی | اجسامی که فقط در مجاورت میدان مغناطیسی خاصیت میگیرند |
| الکترومگنت (برقی) | الکتریکی | ایجاد خاصیت مغناطیسی با عبور جریان الکتریکی از سیمپیچ |
| ابررساناها | پیشرفته | ساخته شده از آلیاژهای فلزی خاص بدون هسته فلزی |
آهنربای طبیعی و مصنوعی
جدول زیر تفاوت بین آهنرباهایی که در طبیعت یافت میشوند و آنهایی که توسط انسان ساخته میشوند را نشان میدهد.
| نوع آهنربا | نحوه پیدایش / ساخت | ویژگی اصلی |
| آهنربای طبیعی | در طبیعت یافت میشود (مانند سنگ مگنتیت) | قدرت مغناطیسی نسبتاً کم و شکل نامنظم |
| آهنربای مصنوعی | توسط انسان از طریق روشهای صنعتی ساخته میشود | قدرت بسیار بالا و تولید در اشکال متنوع (میلهای، نعلی و…) |
آهنربای دائمی، موقت و الکتریکی
آهنرباها از لنظر خاصیت ماندگاری به سه دسته دائمی، موقت و الکتریکی تقسیم میشوند. در ادامه ویژگی هرکدام از آهنرباها آورده شده است.
| نوع آهنربا | ویژگی | مثال کاربرد |
| دائمی | همیشه دارای میدان مغناطیسی است | مگنت یخچال، بلندگو |
| موقت | موقتاً و در حضور میدان دیگر مغناطیسی میشود | گیره کاغذ، میخهای فلزی |
| الکتریکی | با جریان برق خاصیت پیدا میکند | جرثقیل صنعتی، زنگ برقی |
آهنربای نئودیمیومی، فریتی، آلنیکو و ساماریوم کبالت
آهنرباها از نظر جنس به چهار دسته نئودیمیومی، فریتی، آلنیکو و ساماریوم کبالت تقسیم میشوند.
| نام آهنربا | مزیت کلیدی | نقطه ضعف |
| نئودیمیومی (NdFeB) | بسیار قوی و ابعاد کوچک نسبت به قدرت | قیمت بالا و حساسیت به ضربه و خوردگی |
| فریتی (سرامیکی) | بسیار ارزان و مقاوم در برابر زنگزدگی | قدرت مغناطیسی ضعیفتر و شکنندگی زیاد |
| آلنیکو (Alnico) | مقاومت عالی در برابر حرارت بسیار بالا | به راحتی خاصیت مغناطیسی خود را از دست میدهد (دِمغناطیس شدن) |
| ساماریوم کبالت (SmCo) | پایداری بالا در دمای زیاد و قدرت مغناطیسی خوب | بسیار گرانقیمت و ترد (شکننده) |
انواع آهنربا از نظر شکل
آهن رباها در اشکال و اندازههای گوناگونی در دسترس هستند و بهطور کلی، از نظر شکل به چند نوع زیر تقسیم میشوند:
- آهن ربای میلهای
- آهنربای نعل اسبی
- آهن ربای کروی
- آهنربای حلقوی
- آهن ربای دیسکی
| شکل آهنربا | ویژگی | کاربرد |
| میلهای | ساده و مناسب آموزش قطبها | آزمایشگاه مدرسه، قطبنما |
| نعل اسبی | میدان مغناطیسی متمرکز در دو سر | بلند کردن اجسام سنگین فلزی |
| حلقوی | مرکز توخالی برای عبور محور | بلندگوها و تجهیزات الکتریکی |
| دیسکی | سطح قطبی پهن و تخت | صنعت چاپ، دکوراسیون، گیفتها |
| کروی | نمایشی و بدون لبههای تیز | اسباببازی، آزمایشهای فیزیک |
| استوانهای | طول بلند نسبت به قطر مقطع | پزشکی (ستون فقرات)، سنسورهای خاص |
در تصویر زیر، عکس انواع آهن ربا از نظر شکل را میتوانید مشاهده کنید.
آهنربای میله ای
آهن ربای میلهای دارای دو قطب شما و جنوب است. نیروی مغناطیسی و مقدار جاذبه و دافعه در قطبهاِی یک آهنربای میلهای قویتر است، اما هرچه بهسمت وسط آهن ربا برویم، این نیرو کمتر و ضعیفتر میشود. آهنرباهای میلهای در دو نوع یافت میشوند: آهنربای مستطیلی و آهن ربای استوانهای.
آهن ربای نعل اسبی
آهن رباهایی که بهشکل U و شبیه به نعل اسب هستند را آهنربای نعل اسبی میگویند. ازآنجا که قطبهای آهنربای نعل اسبی بسیار نزدیکتر به یکدیگرند، نسبت به بسیاری از آهن رباها میدان مغناطیسی قویتری دارند.
آهن ربای کروی
آهنرباهای کروی مانند یک توپ فلزی به نظر میرسند. این نوع آهن رباها بهدلیل شکل منحصربهفردشان در اسباببازیها و بسیاری از ابزارهای سرگرمی مورد استفاده قرار میگیرند. آهنرباهای کروی مانند کره زمین دو قطب مغناطیسی دارند که قدرت میدان مغناطیسی در آنها بیشتر از سایر قسمتهاست.
آهنربای حلقوی
آهنربای حلقوی همانطور که از نامش پیداست، آهنربایی دایرهایشکل است که مرکز آن توخالی است. این نوع آهنربا در اندازهها و قطرهای مختلف یافت میشود و توخالی بودن مرکز آن باعث شده است در موارد گوناگونی مورد استفاده قرار گیرد.
آهنربای دیسکی
آهن ربای دیسکی یک آهنربای دایرهای و مسطح است که دو طرف تخت آن قطبهای مغناطیسی آن هستند. این نوع آهن رباها قطبهای بزرگتری دارند و قدرت جذب و دفع آنها بیشتر است. به همین دلیل، در صنایع بهطور گسترده مورد استفاده قرار میگیرند.
آهنربای استوانهای
آهنربای استوانهای یکی از انواع پرکاربرد آهنرباهاست که علاوه بر صنعت، در حوزه سلامت و درمان نیز نقش مهمی ایفا میکند. یکی از شگفتانگیزترین کاربردهای این نوع آهنربا، در درمان بیماری اسکولیوز (انحراف و ناهنجاری ستون فقرات) است.
در روشهای نوین درمانی، پزشکان بهجای استفاده از میلههای فلزی ثابت، از میلههای مغناطیسی استوانهای استفاده میکنند. مزیت اصلی این روش نسبت به جراحیهای سنتی عبارت است از:
- کنترل از راه دور: برخلاف میلههای فلزی قدیمی، طول میلههای مغناطیسی را میتوان حتی پس از قرارگیری در بدن بیمار، به کمک دستگاه کنترل از راه دور مدیریت کرد.
- کاهش تعداد جراحیها: با استفاده از این تکنولوژی، دیگر نیازی به انجام جراحیهای متعدد و تهاجمی برای تنظیم طول میله در طول فرآیند رشد بیمار نیست؛ این امر باعث کاهش درد، هزینه و دوران نقاهت میشود.
کاربرد آهنربا چیست؟
اگر میخواهید کودکان را با دنیای آهنرباها آشنا کنید، بهترین راه، بررسی کاربردهای ملموس آنها در زندگی روزمره است. آهنرباها در همهجا حضور دارند؛ از وسایل ساده خانه تا پیشرفتهترین دستگاههای صنعتی. در ادامه شما را با کاربرد انواع آهنربا آشنا میکنیم.
کاربرد آهنربا در خانه
اگر قصد دارید کودکان را با آهن ربا آشنا کنید، بهتر است در کنار تعریف آهن ربا برای کودکان، کاربرد آهنربا در وسایل منزل را برای آنها توضیح دهید تا متوجه شوند که آهنرباها چگونه کار میکنند و چرا اهمیت دارند. برای همین، در این بخش به چند مورد از کاربردهای آهن ربا در زندگی روزمره و وسایل موردنیاز منزل اشاره میکنیم.
کاربرد آهنربا در وسایل برقی و الکترونیکی
آهن رباها اغلب در وسایل برقی و الکترونیکی مانند رایانهها، یخچال و فریزر، تلویزیون، بلندگوها، قفلهای درب با کنترل از راه دور، زنگهای برقی و بسیاری از لوازم دیگر مورد استفاده قرار میگیرند. این آهنرباها هستند که درهای یخچال و فریزر را بسته نگه میدارند. درواقع، نیروی مغناطیسی آنها باعث میشود درها محکم بسته شوند و از مواد غذایی محافظت شود.
جالب است بدانید که نوار تیره پشت کارتهای اعتباری یک نوار مغناطیسی است که با کشیدن آن در کارتخوان اطلاعاتی که در آن ذخیره شده است از طریق خاصیت مغناطیسی نوار خوانده میشوند.
کاربرد آهنربا در پزشکی
در تجهیزات پزشکی مانند MRI(ام آر آی) نیز از خاصیت مغناطیسی آهن ربا برای تشخیص مشکلات در بدن انسان استفاده میشود. آهنرباهایی که در این دستگاه قرار داده میشوند، میدان مغناطیسی قدرتمندی ایجاد میکنند.
کاربرد آهنربا در صنعت و بازیافت
آهن رباها در صنعت خودروسازی، کشاورزی، معادن و بازیافت برای جداسازی قطعات فلزی بهکار میروند. درواقع، آهنرباهای الکتریکی موجود در جرثقیلها آنها را قادر میسازد تا قطعات فلزی سنگین را جذب کرده و حرکت دهند.
کاربرد آهنربا در قطبنما و جهتیابی
حتی سوزن قطبنماهایی که برای جهتیابی و مسیریابی مورد استفاده قرار میگیرند، از آهنربا ساخته شده است. کره زمین مانند یک آهنربا دو قطب مغناطیسی شمال و جنوب دارد و میدان مغناطیسی تولید میکند. میدان مغناطیسی ایجادشده توسط کره زمین روی سوزن قطبنما که یک آهنربا است تأثیر میگذارد و باعث چرخش آن میشود. با چرخش سوزن قطبنما میتوان جهت جغرافیایی را پیدا کرد. معمولاً عقربه قرمزرنگ قطبنما شمال مغناطیسی را نشان میدهد.
در این آموزش سعی کردیم به سؤالهای درسی آهن ربا چیست اول دبستان، آهن ربا چیست کلاس چهارم و آهن ربا چیست علوم هشتم به زبانی ساده پاسخ دهیم و انواع آهنربا کلاس اول و کاربرد آهن ربا کلاس چهارم را توضیح دهیم. پیشنهاد ما این است که در کنار مطالعه این مطالب، بهصورت عملی هم آنها را انجام دهید تا این درس را بهتر و عمیقتر بیاموزید.
تاریخچه کشف آهن ربا
تاریخچه کشف و کاربرد آهن رباها که امروزه یک ابزار مهم و پرکاربرد در زندگی روزمره ما هستند، از گوشه و کنار جهان به ما رسیده است.
- یونان: اولین برخورد انسان و آهن ربا به ۴۰۰۰ سال پیش باز میگردد که یک چوپان یونانی در منطقه مگنسیا(منطقهای است که در دوران باستان این کانی از آنجا استخراج میشده است) در حال چرای گوسفندانش بود و متوجه شد که میخهای کفشهایش و سر فلزی چوبدستیاش به صخرهای که روی آن ایستاده بود، چسبیدهاند! او که کنجکاو شده بود، شروع به کندن کرد و نخستین سنگ مغناطیسی (لودستون) شناختهشده را پیدا کرد.این سنگ، که بعدها به نام سنگ مگنس (magnes lithos) شناخته شد، یک آهنربای طبیعی بود که به آن مگنتیت هم گفته میشود. اهمیت مگنتیت در این بود که توانایی منحصربهفردی برای جذب و بلند کردن قطعات کوچک آهن داشت.
- روم باستان: سالها بعد پلینی بزرگ، محقق و طبیعتشناس رومی، که تحقیقات علمی زیادی برای امپراتور وقت روم انجام داده بود، در سالهای آغازین میلادی در نوشتههایش تپهای از سنگی را توصیف کرد که آهن را جذب میکرد.
او قدرت سنگ مغناطیسی (لودستون) را به جادو نسبت داد، و همین باعث شکلگیری نظریههای خرافی دربارهی این ماده شد؛ از جمله اینکه شاید کشتیهای مفقود شده در دریا به سمت جزایر مغناطیسی کشیده شدهاند.
اسکاندیناوی: طبق افسانهها، دریانوردان وایکینگ اسکاندیناوی حدود ۱۰۰۰ سال پیش از میلاد، ابزاری شبیه به قطبنما داشتند که از یک سوزن آهنی مغناطیسیشده درون تکهای نی که روی آب شناور بود ساخته شده بود و از آن برای تشخیص جهت های جغرافیایی استفاده میشد. - چین: چینیها نیز از حدود سال ۸۰۰ میلادی از تکهای از سنگ مغناطیسی (لودستون) که روی آب شناور بود برای مسیریابی استفاده میکردند و یک قطبنمای دریایی اختراع کرده بودند.
- اروپا: کاوشگران اروپاییی مانند مارکو پولو قطبنمای مغناطیسی را به اروپا بردند، و اینگونه اروپاییها توانستند اقیانوسهایی را بپیمایند که وایکینگها ۵۰۰ سال پیش از آن کشف کرده بودند.
- فرانسه: پتروس پرگرینوس (Petrus Peregrinus) دانشمند فرانسوی در قرن ۱۳، آزادانه چرخیدن سوزن قطبنما ها را مورد تحقیق و بررسی قرار داد و یکی از نخستین گزارشها دربارهی خواص علمی آهنربا را نوشته است.
- انگلستان: ویلیام گیلبرت (William Gilbert)، پزشک و فیزیکدان بریتانیایی، نخستین دانشمندی بود که به صورت علمی آهن رباها را مورد بررسی قرار داد.
او در سال ۱۶۰۰ میلادی کتاب معروف خود را با نام «دربارهٔ آهنربا، اجسام آهنربایی و زمین مانند یک آهنربای بزرگ» را منتشر کرد. ویلیام گیلبرت در کتاب خود تفاوت الکتریسیته و مغناطیس را مشخص کرد و ویژگیهای نیروهای جاذبهی الکتریکی و مغناطیسی را بررسی نمود و به این نتیجه دست یافت که زمین خود یک آهنربای بزرگ است و به همین دلیل سوزن قطبنما همیشه در یک جهت خاص قرار میگیرد.
ساخت آهن ربا
در این بخش، دو روش برای ساخت آهنربا را معرفی میکنیم: ساخت آهن ربا با مالش دادن و ساخت آهن ربای الکتریکی.
ساخت آهنربا با مالش
با استفاده از یک گیره کاغذ فلزی بدون روکش یا مگنت یخچال بهراحتی میتوانید یک آهنربا بسازید. برای این کار تنها به یک قطعه فلزی مانند گیره و یک آهنربا نیاز دارید. کافیست آهن ربا را روی گیره بمالید و بهجای جلو و عقب بردن، مانند روشن کردن کبریت آن را در یک جهت حرکت دهید. تا جایی که میتوانید ۵۰ بار گیره کاغذ را با آهنربا بهسرعت مالش دهید.
حالا گیره کاغذ را روی قطعه فلزی کوچکتری تماس دهید. اگر قطعه فلزی کوچک به گیره چسبید یعنی توانستهاید گیره را به آهنربا تبدیل کنید، اما اگر فلز به گیره کاغذ نچسبید، ۵۰ بار دیگر آن را مالش دهید و دوباره امتحان کنید. برای اینکه مشخص شود قدرت آهنربایی که ساختهاید چقدر است، سعی کنید سایر گیرهها و اجسام فلزی بزرگتر را با آن بردارید.
مدتزمان مغناطیسی ماندن گیره کاغذی را پس از مالش ثبت کنید. این آزمایش را برای قطعههای فلزی دیگر مانند میخ و سنجاق انجام دهید تا ببینید کدام یک از آنها قویترین و ماندگارترین آهنربایی است که ساختهاید.
پیشنهاد مطالعه: انواع اصطکاک چیست؟
ساخت آهن ربای الکتریکی با باتری و میخ
وسایل موردنیاز برای ساخت آهنربای الکتریکی
- یک میخ آهنی بزرگ
- یک متر سیم مسی با روکش نازک
- یک باتری قلمی
- اجسام فلزی مانند گیره کاغذ یا سنجاق
- نوارچسب برق
- سیملختکن
مرحله اول: ابتدا انتهای سیم را لخت کنید و با استفاده از سیملختکن چند سانتیمتر از روکش دو سر سیم مسی را بردارید. دو سر سیم مسی که لخت کردهاید، باید به دو سر باتری وصل شوند.
مرحله دوم: از حدود ۲۰ سانتیمتری انتهای سیم، پیچاندن سیم دور میخ را در یک جهت شروع کنید، طوری که هر دور سیم در کنار دور قبلی قرار گیرد و به آن بچسبد. دقت کنید که حین دور زدن سیم، سیمها روی هم قرار نگیرند و کنار هم باشند. سیم را تا جایی بپیچید که کل میخ پوشانده شود.
مرحله سوم: حالا یک سر سیم را به سر مثبت باتری و سر دیگر آن را به سر منفی باتری وصل کنید. از یک تکه نوارچسب برای محکم کردن سیم در هر دو طرف استفاده کنید. توجه داشته باشید که مهم نیست کدام سر سیم را به کدام سر باتری وصل میکنید چون در هر صورت، میخ مغناطیسی میشود. تنها تفاوت آن این است که قطبیت آن تغییر خواهد کرد. یک سمت آهنربا قطب شمال است و یک سمت آن قطب جنوب. معکوس کردن سیمها فقط قطبها را معکوس میکند. با وصل شدن باتری، عبور جریان الکتریکی آغاز شده و سیمها داغ میشوند. مراقب باشید دستتان نسوزد.مرحله چهارم: میخ را نزدیک یک گیره کاغذ یا یک قطعه فلز کوچک دیگر قرار دهید. ازآنجا که میخ مغناطیسی شده، فلز به آن میچسبد. میخ را به قطعههای فلزی دیگر با اندازهها و وزنهای مختلف نزدیک کنید تا مشخص شود آهنربای الکتریکی شما چقدر قدرت دارد.
ساخت قطبنمای ساده با سوزن و آب
برای ساخت قطبنمای ساده با سوزن و آب طبق مراحل زیر عمل کنید:
- یک سوزن فلزی را چندین بار در یک جهت روی آهنربا بکشید تا خاصیت مغناطیسی پیدا کند.
- سوزن مغناطیسیشده را روی یک تکه کوچک کاغذ یا فوم قرار دهید.
- کاغذ یا فوم را بهآرامی روی سطح یک کاسه آب بگذارید تا روی آب شناور شود.
- در این مرحلهسوزن بهتدریج میچرخد و در راستای شمال و جنوب مغناطیسی قرار میگیرد.
- با این روش میتوان یک قطبنمای ساده و آموزشی ساخت و جهتهای جغرافیایی را تشخیص داد.
نکات ایمنی هنگام ساخت آهنربا
هنگام ساخت آهنربا برای جلوگیری از بروز خطرات احتمالی لازم است حتما نکات زیر را رعایت کنید:
- بعد از انجام آزمایش، وسایل را جمعآوری کرده و در محل امن نگهداری کنید.
- از آهنرباهای بسیار قوی در نزدیکی وسایل الکترونیکی مانند تلفن همراه یا کارتهای بانکی استفاده نکنید.
- هنگام کار با سوزن یا اجسام تیز احتیاط کنید تا دچار آسیب نشوید.
- آهنرباهای کوچک را دور از دسترس کودکان خردسال قرار دهید تا بلعیده نشوند.
- آهنربا را به وسایل حساس الکترونیکی مانند هارد دیسک یا کارتهای مغناطیسی نزدیک نکنید.
چه چیزهایی باعث ضعیف شدن یا از بین رفتن خاصیت آهنربا میشود؟
آهنرباها در طول زمان ممکن است قدرتشان کاهش پیدا کند، بهویژه اگر در معرض گرما، ضربه یا میدانهای مغناطیسی قوی مخالف قرار بگیرند. با نگهداری درست، میتوانید عمر مفید آهنرباها را افزایش بدهید.
- ضربه: اگر آهنربا ضربه بخورد یا از ارتفاع بیفتد، ممکن است بخشی از خاصیت مغناطیسی خود را از دست بدهد. ضربه باعث بههمخوردن نظم ذرات مغناطیسی داخل آهنربا میشود و در نتیجه قدرت جذب آن کمتر میشود. به همین دلیل معمولا توصیه میشود آهنرباها را با احتیاط نگهداری کنید.
- گرما: دماهای بالا میتواند خاصیت مغناطیسی آهنربا را ضعیف کند. وقتی آهنربا بیش از حد گرم شود، نظم ساختار مغناطیسی آن بههم میریزد و توانایی جذب فلزات کاهش پیدا میکند. در برخی موارد حتی ممکن است خاصیت مغناطیسی آن کاملاً از بین برود.
- میدان مغناطیسی نامناسب: قرار گرفتن آهنربا در کنار میدانهای مغناطیسی قوی یا آهنرباهای دیگر با جهت مخالف میتواند باعث کاهش قدرت آن شود. در چنین شرایطی، جهتگیری میدانهای مغناطیسی داخل آهنربا تغییر میکند و عملکرد آن ضعیفتر میشود.
- گذشت زمان در آهنرباهای موقت: آهنرباهای موقت بهطور طبیعی بعد از مدتی خاصیت مغناطیسی خود را از دست میدهند. این نوع آهنرباها فقط در حضور میدان مغناطیسی قوی خاصیت مغناطیسی پیدا میکنند و با گذشت زمان یا حذف آن میدان، این خاصیت کمکم از بین میرود.
سخن پایانی
در این مقاله، به پرسش آهن ربا چیست و چگونه ساخته میشود پاسخ دادیم و گفتیم که آهن ربا مادهای است که هر نوع ماده مشابه در اطراف خودش را جذب یا دفع میکند. موادی که میتوانند جذب آهنربا شوند، مواد مغناطیسی و موادی که جذب آن نمیشوند، مواد غیرمغناطیسی نام دارند. یک آهن ربا دارای دو قطب شمال و جنوب است که قدرت میدان مغناطیسی در آنها نسبت به سایر قسمتها بیشتر است. قطبهای مشابه دو آهنربا همدیگر را دفع و قطبهای مخالف یکدیگر را جذب میکنند. آهن رباها در اندازهها و اشکال مختلفی تولید میشوند مانند آهنربای میلهای، نعل اسبی، کروی، حلقوی و دیسکی.
سوالات متداول
مادهای است که هر نوع ماده مشابه در اطراف خود را جذب یا دفع میکند.
فقط مواد فرومغناطیس مانند آهن، فولاد، نیکل و کبالت را جذب میکند.
خیر؛ فلزاتی مثل طلا، نقره، مس، آلومینیوم و برنج جذب آهنربا نمیشوند.
آهنربا با ایجاد میدان مغناطیسی، نیروهایی تولید میکند که باعث جذب یا دفع اجسام مغناطیسی میشوند.
آهنربا دارای دو قطب شمال و جنوب است. اگر قطبهای مشابه دو آهنربا را نزدیک هم قرار دهیم همدیگر را دفع میکنند، اما اگر قطبهای مخالف را به هم نزدیک کنیم، یکدیگر را جذب میکنند.
انواع آهنربا از نظر شکل به چند نوع دستهبندی میشوند: میلهای، نعل اسبی، کروی، حلقوی و دیسکی.
برای ساخت آهنربا روشهای مختلفی وجود دارد مانند مالش دادن یک قطعه فلزی روی آهنربا یا پیچاندن سیم مسی دور یک میخ آهنی و وصل کردن آن به یک باتری برای ساخت آهنربای الکتریکی.
با پیچاندن سیم مسی دور یک هسته فلزی و وصل کردن دو سر سیم به منبع برق، آهنربای الکتریکی ساخته میشود.
هر تکهی شکستهشده تبدیل به یک آهنربای جدید با دو قطب شمال و جنوب میشود.
گرمای زیاد، ضربههای شدید، سقوط، و قرارگیری در میدان مغناطیسی مخالف میتواند خاصیت آهنربا را تضعیف یا از بین ببرد.
در یخچال، بلندگو، موتورهای الکتریکی، کارتهای مغناطیسی، قطبنما، MRI و دستگاههای بازیافت فلزات استفاده میشود.
آهنربای نئودیمیومی (NdFeB) قویترین نوع آهنربای موجود است.
8 پاسخ
آهن ربا چه ویژگی خاصی دارد که باعث میشود اجسام فلزی را جذب کند؟
آهنربا دارای میدان مغناطیسی است؛ این میدان باعث میشود ذرات درون فلزهای خاص مثل آهن، نیکل و کبالت منظم و جهتدار شوند و در نتیجه، آهنربا آنها را جذب کند.
آیا همه فلزات خاصیت مغناطیسی دارند؟ چه فلزهایی خاصیت مغناطیسی ندارند؟
همه فلزات خاصیت مغناطیسی ندارند؛ فلزاتی مثل آلومینیوم، مس، طلا و نقره بهطور طبیعی جذب آهن ربا نمیشوند.
آیا آهنرباها قدرتشون کم میشه؟
بله، آهنرباها در طول زمان ممکن است قدرتشان کاهش پیدا کند، بهویژه اگر در معرض گرما، ضربه یا میدانهای مغناطیسی قوی مخالف قرار بگیرند. با نگهداری درست، میتوانید عمر مفید آهنرباها را افزایش بدهید.
چه جوری میشه تو خونه آهنربا ساخت؟
کافی است یک آهن ربا را روی گیره کاغذی بمالید و تا جایی که میتوانید ۵۰ بار گیره کاغذ را با آهنربا بهسرعت مالش دهید.حالا گیره کاغذ را روی قطعه فلزی کوچکتری تماس دهید. اگر قطعه فلزی کوچک به گیره چسبید یعنی توانستهاید گیره را به آهنربا تبدیل کنید.