X
تبلیغات
فیزیک برای علوم زیستی - آهنربا

فیزیک برای علوم زیستی

فیزیک برای علوم زیستی

آهنربا

 

به اشیایی که میدان مغناطیسی تولید کنند، آهنرُبا گفته می‌شود. آهنربا جهت جداسازی ضایعات آهنی در صنایع مختلف کاربرد دارد و در انواع مختلف دستی، الکتریکی، دائم و ... وجود دارد. نوعی از آهنرباها در دزدگیر لباس کاربرد دارد و برای جدا کردن تگ‌های لباس‌ها استفاده می‌شود

تلاش جدی برای استفاده از قدرت پنهان مواد مغناطیسی بسیار پس از کشف آن انجام شد. به عنوان مثال در قرن ۱۸ام با ادغام تکه‌های کوچک مواد مغناطیسی تکهٔ بزرگ‌تری بدست آمد که مشخص شد توانایی بلند کردن قابل توجهی دارد.

پس از اینکه اورستد در سال ۱۸۲۰ کشف کرد که جریان الکتریکی می‌تواند میدان مغناطیسی به وجود آورد، پیشرفت‌های زیادی در این زمینه حاصل شد.


استورگن دانش خودش را با موفقیت برای ساخت اولین آهنربای الکتریکی در سال ۱۸۲۵ بکار برد. با اینکه دانشمندان زیادی (از قبیل گاوس، ماکسول و فارادی) با این پدیده از دیدگاه تئوریک درگیر شدند، اما توصیف درست مواد مغناطیسی به فیزیکدانان قرن بیستم نسبت داده می‌شود.

چینش فری‌مغناطیس
آزمایش اورستد

کیوری و ویس در شفاف‌سازی پدیدهٔ مغناطش دائمی و وابستگی دمایی آن موفق بودند. ویس فرضیهٔ وجود حوزه‌های مغناطیسی را مطرح کرد تا توضیح دهد که مواد چگونه می‌توانند آهنربا شده یا خاصیت مغناطیسی کل آنها صفر شود


آهنربای دائم

اولین آهنرباهای دائم از صخره‌های طبیعی به نام لودستون بدست آمدند. این سنگها برای اولین بار،۲۵۰۰ سال پیش توسط چینی‌ها و سپس توسط یونانی‌ها مطالعه شدند. یونانی‌ها اولین بار آهنربا را از منطقهٔ Magnetes بدست آوردند که امروزه آهنرباها به این نام، شناخته میشوند. از آن دوران تا به امروز، خواص مواد مغناطیسی بهینه شده و آهنرباهای دائم امروزی صدها برابر قویتر از آهنرباهای پیشین هستند

امروزه چهار خانوادهٔ بزرگ از مواد مغناطیسی دائم، بطور تجاری کاربرد دارند. این مواد از فریت‌ها که انرژی پایینی دارند تا آهنرباهای خاکی نادر که انرژی بالایی دارند، متغیرند. دمای کارکرد، محدودیت اندازه و وزن، مسائل زیست محیطی و انرژی مغناطیسی از جمله عواملی است که بر انتخاب یک مادهٔ مغناطیسی تاثیر میگذارند


کاربرد

آهنرباها کاربردهای زیادی در اسباب بازی‌ها دارند. میله‌های مغناطیسی M شکل، برای ساخت شکل‌های گوناگون به گوی‌های فلزی متصل شده‌اند

مواد مغناطیسی جزء جدانشدنی فناوری مدرن هستند. آهنرباها یکی از اجزای مهم بسیاری از وسایل الکترونیکی و الکترومکانیکی هستند. کاربرد عمدهٔ آهنرباهای دائم در تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و بالعکس است (مانند موتورهای الکتریکی و ژنراتورها) . مغناطیس‌ها همچنین در حافظه‌های مغناطیسی (صفحات هارد دیسک و فلاپی‌دیسک‌ها و کارت‌های پلاستیکی حافظه) کاربرد دارند.

همچنین آهن‌رباها در صنایع مختلف جهت جداسازی ضایعات آهن کاربرد فراوان دارند.


آهنربای الکتریکی

آهن ربای الکتریکی نوعی آهن ربا است که در آن میدان مغناطیسی توسط جریان الکتریکی تولید می شود.زمانی که جریان قطع شود، میدان مغناطیسی ناپدید می شود.آهنرباهای الکتریکی موارد استفاده گسترده ای به عنوان اجزای دیگر وسایل الکتریکی دارند. مانند موتورها، مولدها، رله ها، بلندگوها، دیسک‌های سخت، دستگاه‌های ام آر آی، ابزارهای علمی و دستگاه‌های جداسازی مغناطیسی و همچنین به عنوان آهنرباهای صنعتی در جرثقیل ها برای بلند کردن و جابه جا کردن قطعه‌های سنگین آهن مورد استفاده قرار می گیرد

برای متمرکز کردن میدان مغناطیسی درون آهنربای الکتریکی، سیم به صورت سیم پیچ (چند دور سیم که در کنار هم قرار گرفته اند) در آورده شده است. میدان مغناطیسی هر دور سیم از مرکز هسته می گذرد و میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند. سیم پیچ به شکل لوله را سیم لوله می نامند (solenoid) . سیم لوله ای که به شکل یک چنبره در آمده است، یعنی دو انتهای آن به هم متصل شده اند را سیم پیچ حلقوی (toroid) می نامند. اگر هسته ای فرو مغناطیس مانند آهن نرم استفاده شود، میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی تری ایجاد می شود. هسته فرو مغناطیس میدان ناشی از سیم پیچ را تا هزاران برابر تقویت می کند. که این ناشی از ضریب گذر دهی مغناطیسی بسیار بالای مواد فرو مغناطیس است. این آهن ربا را آهن ربای فرو مغناطیسی می نامند. جهت میدان مغناطیسی گذرنده از میان یک سیم پیچ را می توان توسط قانون دست راست تعیین کرد. اگر انگشتان دست راست را به دور سیم پیچ و در جهت جریان (جریان قراردادی) خم کنید، انگشت شصت جهت جریان در مرکز سیم پیچ را نشان می دهد. سمتی که خطوط میدان مغناطیسی از آن خارج می شود قطب N آهن ربا تعریف می شود. بر تری اصلی یک آهن ربای الکتریکی بر یک آهنربای دائمی این است که میدان مغناطیسی می تواند با کنترل مقدار جریان الکتریکی، به مقدار زیادی تغییر داده شود. هرچند، بر ای حفظ میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی دایمی مورد نیاز است

+ نوشته شده در  90/08/29ساعت   توسط نازآفرین  |