مغناطیس نیرویی نامرئی است که توسط الکترون های موجود در اتم ها ایجاد می شود که همه چیز اطراف ما را تشکیل می دهند. از لباس‌هایتان گرفته تا میزتان، هر ذره‌ای از ماده از ذرات ریز به نام اتم ساخته شده است. اتم ها دارای الکترون هایی با بار منفی هستند که به دور آنها می چرخند. بیشتر اوقات، الکترون در جهات تصادفی می چرخد. وقتی همه الکترون ها در یک جهت می چرخند، نیرویی نامرئی ایجاد می کنند که به آن مغناطیس معروف است.
یک ستاره فروپاشیده که به عنوان ستاره نوترونی شناخته می شود، قوی ترین نیروی مغناطیسی را در بین هر جسمی در جهان دارد.
آهنربا جسمی است که دارای میدان مغناطیسی است (الگوی نامرئی مغناطیس). آهنربا موارد دیگر را جذب یا دفع می کند.
آهنرباها معمولاً از آهن یا فولاد ساخته می شوند، اما آلومینیوم، فولاد-آهن، مس، نیکل و کبالت نیز می توانند به آهنرباهای قوی تبدیل شوند.
تصویر زیر یک میدان مغناطیسی یا نیروی مغناطیسی توزیع شده در فضای اطراف و درون آهنربا را نشان می دهد.
.svg)
1. آهنرباهای میله ای - قدرت آهنربا در قطب ها و کمتر در طرفین متمرکز است. آهنرباهای میله ای عموما ضعیف ترین شکل را دارند زیرا قطب ها کمترین سطح را دارند. آنها رایج ترین شکل مورد استفاده در زندگی روزمره مانند آهنرباهای یخچال و قطب نما هستند. آنها همچنین معمولاً برای تظاهرات در کلاس استفاده می شوند. اینها ارزان ترین و راحت ترین آهنرباها برای تعویض هستند.
2. آهنرباهای نعل اسبی - آهنرباهای نعل اسبی فقط آهنرباهای میله ای هستند که به شکل U خم شده اند. U شکل با نشان دادن قطب ها در یک جهت آهنربا را قوی تر می کند. این شکل که در ابتدا به عنوان جایگزینی برای آهنربای میله ای ایجاد شد، به نماد جهانی آهنربا تبدیل شده است. می توان از آن برای برداشتن اجسام فلزی با هر اندازه ای بسته به قدرت آهنربای نعل اسبی استفاده کرد. به عنوان مثال، نعل اسب های کوچک می توانند گیره های کاغذ را جمع آوری کنند در حالی که آهنرباهای نعل اسبی در اندازه صنعتی در ساخت و ساز و مهندسی برای برداشتن قطعات بزرگ فلزات سنگین استفاده می شوند. در پایین آونگ نیز از آهنرباهای نعل اسبی استفاده می شود.
3. آهنرباهای دیسکی – با تغییر شکل آهنربا، می‌توانیم مساحت قطب‌ها را افزایش دهیم و در نتیجه قدرت کشش آن را افزایش دهیم. به دلیل سطح پهن و مسطح، آهنرباهای دیسکی دارای سطح قطب بزرگی هستند که آنها را به آهنرباهای قوی و مؤثر تبدیل می کند.
بسته به اندازه دیسک، این شکل کاربردهای مختلفی دارد. آهنرباهای دیسکی هر روز در لباس، لوازم جانبی مد و دکوراسیون منزل استفاده می شوند. دوخت آهنرباهای دیسکی به لباس یک راه عالی برای نگه داشتن پارچه در کنار هم است. آهنرباهای دیسکی با اندازه صنعتی معمولاً برای جمع آوری اتومبیل های قدیمی در زباله دانی استفاده می شوند.
.svg)
4. آهنرباهای کروی - آهنرباهای کروی اغلب به عنوان اسباب بازی و اقلام جدید فروخته می شوند. آهنرباهای کره ای اسباب بازی های رومیزی محبوبی مانند تخم مار زنگی را می سازند. از این شکل می توان برای ساخت دستبند و گردنبند نیز استفاده کرد. اگر از کره ها برای نمایش اتم ها استفاده کنید، آهنرباهای کروی نیز ابزارهای موثری برای نشان دادن ساختار برخی عناصر و مولکول ها هستند.
5. آهنرباهای مارپیچ - آهنرباهایی که یک سیم پیچ مارپیچ از سیم هستند، آهنربای الکتریکی نامیده می شوند و از قوی ترین آهنرباهای موجود هستند. با این حال، آنها تنها زمانی مغناطیسی می شوند که جریان الکتریکی از طریق سیم به خود آهنربا جریان یابد. قدرت و قطبیت میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آهنربای الکتریکی بر اساس جریان عبوری از سیم قابل تنظیم است. الکترومغناطیس در قطعات متحرک مانند پخش کننده سی دی، پخش کننده دی وی دی، پنجره های اتوماتیک، هارد دیسک ها و درب های اتوماتیک در سوپرمارکت ها استفاده می شود.
6. آهنرباهای استوانه ای یا میله ای - آهنرباهای استوانه ای یا میله ای ضخامتی برابر یا بزرگتر از قطر خود دارند. این امر آهنرباها را قادر می سازد تا سطوح بسیار بالایی از مغناطیس را از ناحیه قطب سطحی نسبتاً کوچک تولید کنند. این آهنرباها به دلیل شکلشان برای مصارف آموزشی، تحقیقاتی و تجربی ایده آل هستند.
7. آهنرباهای حلقه ای - اکثر آهنرباهای حلقه ای به صورت محوری مغناطیسی می شوند. قطب شمال و جنوب بر روی سطوح دایره ای مسطح ("بالا و پایین") قرار دارند. چند آهنربای حلقه‌ای مغناطیسی قطری با قطب‌های «چپ و راست» مشخصاً مشخص شده‌اند. حلقه ها شبیه به دیسک هستند اما در مرکز توخالی هستند. حجم کمتر به این معنی است که حلقه ها به اندازه دیسک های قابل مقایسه قوی نیستند، با این حال، مرکز توخالی آنها را بسیار متنوع تر می کند - حلقه ها به راحتی روی لوله ها یا میله ها می لغزند.
.svg)
سه نوع اصلی آهنربا وجود دارد - آهنرباهای موقت، دائمی و الکترومغناطیس.
موقت - برخی از آهن و آلیاژهای آهن را می توان به راحتی توسط میدان مغناطیسی ضعیف مغناطیسی کرد. با این حال، هنگامی که میدان مغناطیسی حذف می شود، جسم به تدریج خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهد.
دائمی – مثال‌هایی مانند آلنیکو (آلومینیوم، آلیاژ نیکل کبالت) و فریت‌ها (مواد سرامیک‌مانند که از ترکیب اکسیدهای آهن با نیکل، استرانسیوم یا کبالت ساخته شده‌اند) هستند. هنگامی که آنها مغناطیسی شوند، این اجسام به راحتی خاصیت مغناطیسی خود را از دست نمی دهند.
الکترومغناطیس - زمانی که آهنربای بسیار قوی لازم است از آنها استفاده می شود. الکترومغناطیس ها با قرار دادن یک هسته فلزی در داخل سیم پیچی که دارای جریان الکتریکی است ساخته می شوند. الکتریسیته ای که از سیم عبور می کند یک میدان مغناطیسی تولید می کند. در حالی که جریان الکتریکی در جریان است، هسته به عنوان یک آهنربای قوی عمل می کند. کامپیوترها، تلویزیون ها و موتورهای الکتریکی آهنربای الکتریکی هستند.
انواع متداول موادی که آهنرباهای دائمی با آن ساخته می شوند عبارتند از: سرامیک، آلنیکو و نئودیمیم. آهنرباهای سرامیکی قوی هستند و برای اکثر آزمایشات به خوبی کار می کنند. آهنرباهای Alnico حتی قوی‌تر هستند و برای آزمایش‌های علمی بسیار خوب عمل می‌کنند، اگرچه گران‌تر از آهنرباهای سرامیکی هستند. آهنرباهای نئودیمیم آنقدر قوی هستند که قطر یک آن به نیم اینچ می تواند چندین پوند اجسام فرومغناطیسی را بلند کند. آنها گران ترین نوع از این سه نوع آهنربا هستند.
1. خاصیت جذاب - آهنربا مواد فرومغناطیسی مانند آهن، کبالت و نیکل را جذب می کند.
2. خاصیت دافعه - هر آهنربا یک قطب جنوب و یک قطب شمال دارد. مانند قطب های مغناطیسی یکدیگر را دفع می کنند و برخلاف قطب های مغناطیسی یکدیگر را جذب می کنند.
3. ویژگی دستورالعمل - یک آهنربای آزادانه معلق همیشه در جهت شمال به جنوب اشاره می کند.
زمین یک آهنربای بسیار بزرگ است و یک میدان مغناطیسی در اطراف ما وجود دارد. قطب شمال و جنوب آن بسیار مغناطیسی هستند. قطب شمال زمین نیز یک قطب شمال مغناطیسی است: یک قطب نما به سمت شمال به سمت قطب شمال می رود زیرا توسط میدان مغناطیسی زمین جذب می شود.
در مرکز زمین، هسته زمین می چرخد. هسته عمدتا از آهن تشکیل شده است. بخش بیرونی هسته آهن مایع است که می چرخد و زمین را به یک آهنربای غول پیکر تبدیل می کند. اینجاست که نام های قطب شمال و جنوب را می گیریم. این قطب ها در واقع قطب های مثبت و منفی مغناطیس غول پیکر زمین هستند. این برای ما اینجا روی زمین بسیار مفید است زیرا به ما امکان می دهد از آهن ربا در قطب نما استفاده کنیم تا راه خود را پیدا کنیم و مطمئن شویم که در مسیر درست حرکت می کنیم. همچنین برای حیواناتی مانند پرندگان و نهنگ هایی که از میدان مغناطیسی زمین برای یافتن مسیر مناسب هنگام مهاجرت استفاده می کنند، مفید است. شاید مهمترین ویژگی میدان مغناطیسی زمین این باشد که از ما در برابر باد و تشعشعات خورشیدی خورشید محافظت می کند.
یک قطب نما یک آهنربای کوچک در خود دارد. پیکان همیشه به قطب شمال اشاره می کند.
.svg)
