زمان مطالعه: ۶ دقیقه

با سلام و احترام خدمت شما مخاطبین عزیز وبلاگ بین جو (Binjo)، در این مقاله قصد داریم تا با زبانی ساده به مبحث قطب های آهنربا بپردازیم. به طور کل آهنربا موضوعی مشترک در کتاب علوم هشتم و فیزیک یازدهم (ریاضی و تجربی) است. با ما در ادامه این مقاله همراه باشید.

قطب های آهنربا

قطب های آهن ربا بخش‌هایی از آهنربا هستند که خاصیت مغناطیس در آنجا قوی‌تر است. به عنوان مثال اگر آهنربای میله‌ای زیر را درون براده‌های آهن قرار دهیم، قسمت های سر و ته آهن ربا که قطب‌های آهنربا هستند، مقدار بیش تری براده‌ی آهن جذب می‌کنند.

قطب های آهنربا

شکل (۱) : جذب براده‌های آهن به در دو قطب یک آهن ربا

مثال

دو میله‌ی کاملا مشابه در اختیار داریم که یکی آهن و دیگری آهن ربا است. آزمایش طراحی کنید که بدون استفاده از ابزار دیگر بتوان آهن را از آهن ربا تشخیص داد.

تشخیص آهن ربا

شکل (۲) : تشخیص آهن از آهنربا

مطابق شکل یکی از میله‌ها را ثابت قرار داده و میله‌ی دوم را به صورت عمود بر آن، از بالا تا پایین میله اول می‌کشیم. اگر در طی این حرکت، قدرت جذب تغییری نکرد، یعنی میله‌ی دوم (آنکه در دست ما است) آهن ربا بوده است. اگر قدرت جذب در طرفین میله ی اول بیشتر بود به این معنا است که میله‌ی اول آهن ربا بوده است.

تشخیص نوع قطب های آهنربا

قطب‌های آهن ربا از دو نوع N (شمال) و S (جنوب) هستند. در ادامه برای پیدا کردن این قطب‌ها در یک آهنربا با قطب‌های مجهول، می‌توان سه ازمایش ساده زیر را انجام داد.

آزمایش ۱

اگر یک آهن ربا نعلی شکل داشته باشیم و بخواهیم قطب های N و S آن را مشخص کنیم، مطابق شکل از یک خمیر بازی و یک مداد استفاده می‌کنیم. در این حالت آهنربای نعلی شکل آزادانه حرکت می‌کند و در جهت شمال و جنوب قرار می گیرد. قطبی که به سمت شمال قرار می گیرد N و دیگری S است.

تشخیص قطب‌های آهنربا

شکل (۳) : تشخیص قطب های آهن ربا نعلی شکل

آزمایش ۲

در این آزمایش یک آهنربای تیغه‌ای کوچک داریم و می خواهیم قطب‌های N و S  آن را مشخص کنیم. یک تشت آب در اختیار داریم. روی آن تشت یک تکه یونولیت قرار می دهیم تا روی آب معلق بماند. تیغه ی آهنربا را روی یونولیت قرار می‌دهیم تا آزادانه بتواند بچرخد. قطبی که به سمت شمال قرار می‌گیرد، قطب N و دیگری قطب S است.

قطب آهنربا

شکل (۴) : تشخیص قطب های آهن ربا تیغه‌ای

آزمایش ۳

در این آزمایش یک آهن ربا‌ی میله‌ای داریم و می خواهیم قطب‌های N و S آن را مشخص کنیم. آهن ربا‌ی میله‌ای را توسط نخی از وسط آویزان می‌کنیم به طوری که بتواند آزادانه بچرخد. قطبی که به سمت شمال قرار می‌گیرد قطب N و دیگری S است.

آهن ربای میله ای

شکل (۵) : تشخیص قطب‌های آهنربا میله‌ای

نکته بسیار مهم !

بر خلاف بارهای الکتریکی که به صورت تک می‌توانند وجود داشته باشند (تک قطبی الکتریکی – بار مثبت یا منفی)، قطب‌های مغناطیسی هیچگاه به صورت تکی وجود ندارند. یعنی تک قطبی مغناطیسی نداریم. در واقع هرگاه قطب N دیده شود، حتماً در کنار ان قطب S نیز وجود دارد و بلعکس.

با یک آزمایش ساده می‌توان این گفته را اثبات کرد. اگر یک آهن ربا‌ی میله‌ای داشته باشیم و آن را از وسط نصف کنیم، دو آهن ربا خواهیم داشت که هر کدام هر دو قطب N و S را دارند. اگر این عمل را بارها تکرار کنیم حتی در ابعاد بسیار کوچک اتمی، باز هم هر دو قطب را خواهیم داشت.

آهن ربا

شکل (۶) : تک قطبی مغناطیسی وجود خارجی ندارد.

چه موادی جذب آهن ربا می شوند؟

سه عنصر آهن و نیکل و کبالت و آلیاژهایشان جذب آهن ربا می‌شوند. نکته‌ای بسیار جالب درباره‌ی آهن ربا این است که قطب‌های هم نام دو آهنربای مجاور همدیگر را دفع می کنند و قطب های نا هم نام دو آهن ربای مجاور همدیگر را جذب می‌کنند.

جذب و دفع در قطب های آهنربا

شکل (۷) : دفع و جذب در قطب‌های آهن ربا

روش‌های ایجاد خاصیت مغناطیس

در ادامه روش‌های ایجاد خاصیت مغناطیسی را مرور خواهیم کرد.

روش القای مغناطیس

در این روش، بدون ایجاد تماس، در جسمی خاصیت مغناطیس به وجود می آوریم. به عنوان مثال مطابق شکل یک آهنربای میله ای در اختیار داریم. به یکی از قطب های این آهنربا به طور غیر مستقیم یک سنجاق نزدیک می کنیم (مثلاً به طوری که بین قطب آهنربا و سنجاق یک قطعه مقوا قرار می دهیم). سپس به انتهای سنجاق اول، سنجاق دیگری را نزدیک می کنیم. این سنجاق جذب سنجاق اول می شود، یعنی بدون ایجاد تماس با آهن ربا‌، در سنجاق اول خاصیت آهنربایی ایجاد شده است.

القای مغناطیسی

شکل (۸) : آهنربا کردن سوزن‌ها به روش القای مغناطیس

در این حالت هرچه آهنربای اول قوی‌تر باشد، تعداد سنجاق بیش‌تری را می توان پشت سر هم جذب کرد.

روش مالش

در این روش میخ آهنی در اختیار داریم که می خواهیم با روش مالش آن را تبدیل به آهنربا کنیم. مطابق شکل، یکی از قطب های آهنربا را متناوبا و در میخ، خاصیت آهنربایی ایجاد می شود. هر چه تعداد این حرکت بیش تر باشد، خاصیت مغناطیس ایجاد شده در میخ قوی تر است.

روش مالش مغناطیسی

شکل (۹): آهنربا کردن سوزن به روش مالش مغناطیسی

روش الکتریکی (آهنربای الکتریکی)

در این روش در اطراف میخ آهنی، سیم پیچ قرار می‌دهیم. سپس انتهای سیم‌ها را به یک باتری متصل می کنیم. پس از برقراری جریان، در میخ، خاصیت آهنربایی ایجاد می‌شود.

  • هرچه تعداد دور در واحد طول بیش‌تر باشد، آهن ربای ایجاد شده قوی تر است (هرچه سیم ها متراکم تر پیچیده شده باشند).
  • هرچه ولتاژ باتری بیش‌تر باشد چون جریان بیش‌تری از سیم پیچ عبور می کند، خاصیت آهن ربایی ایجاد شده قوی تر است.
  • جنس میخ هم در شدت میدان مغناطیس ایجاد شده موثر است.
آهنربای الکتریکی

شکل (۱۰) : آهن ربای الکتریکی

تعیین قطب های آهنر‌بای الکتریکی با استفاده از قانون دست راست

جهت چرخش ۴ انگشت دست راست را در جهت جریان سیم لوله قرار می‌دهیم، در این حالت انگشت شست جهت میدان مغناطیس از قطب S به N را نشان می‌دهد.

تذکر: طبیعتا اگر جهت قطب های + و – باتری عوض شود چون جهت جریان تغییر می‌کند پس جهت قطب های N و S ایجاد شده نیز تغییر می‌کند.

قانون دست راست

شکل (۱۱) : تعیین قطب های آهنربای الکتریکی با استفاده از قانون دست راست

امیدواریم تا مقاله قطب‌های آهن ربا مورد پسند شما عزیزان واقع شده باشد. در انتها پیشنهاد می‌کنیم تا نگاهی بر سایر مقالات بین جو داشته باشید.

میدان الکتریکی در داخل رسانا – فیزیک یازدهم (۲)

سلف یا القاگر – فیزیک یازدهم (۲)

الکتریسیته ساکن – فیزیک یازدهم (۲)

قانون کولن – فیزیک یازدهم (۲)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *